doc: Document DEFAULT BND/NOBND in changes, add use case
[platform/upstream/nasm.git] / doc / nasmdoc.src
1 \# --------------------------------------------------------------------------
2 \#
3 \#   Copyright 1996-2013 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}{1996-2012}
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{summary}{This file documents NASM, the Netwide Assembler: an assembler targetting the Intel x86 series of processors, with portable source.}
43 \M{infoname}{NASM}
44 \M{infofile}{nasm}
45 \M{infotitle}{The Netwide Assembler for x86}
46 \M{epslogo}{nasmlogo.eps}
47 \M{logoyadj}{-72}
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{elfx32} \c{elfx32}
165 \IR{executable and linkable format} Executable and Linkable Format
166 \IR{extern, obj extensions to} \c{EXTERN}, \c{obj} extensions to
167 \IR{extern, rdf extensions to} \c{EXTERN}, \c{rdf} extensions to
168 \IR{floating-point, constants} floating-point, constants
169 \IR{floating-point, packed bcd constants} floating-point, packed BCD constants
170 \IR{freebsd} FreeBSD
171 \IR{freelink} FreeLink
172 \IR{functions, c calling convention} functions, C calling convention
173 \IR{functions, pascal calling convention} functions, Pascal calling
174 convention
175 \IR{global, aoutb extensions to} \c{GLOBAL}, \c{aoutb} extensions to
176 \IR{global, elf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{elf} extensions to
177 \IR{global, rdf extensions to} \c{GLOBAL}, \c{rdf} extensions to
178 \IR{got} GOT
179 \IR{got relocations} \c{GOT} relocations
180 \IR{gotoff relocation} \c{GOTOFF} relocations
181 \IR{gotpc relocation} \c{GOTPC} relocations
182 \IR{intel number formats} Intel number formats
183 \IR{linux, elf} Linux, ELF
184 \IR{linux, a.out} Linux, \c{a.out}
185 \IR{linux, as86} Linux, \c{as86}
186 \IR{logical and} logical AND
187 \IR{logical or} logical OR
188 \IR{logical xor} logical XOR
189 \IR{mach object file format} Mach, object file format
190 \IR{mach-o} Mach-O
191 \IR{macho32} \c{macho32}
192 \IR{macho64} \c{macho64}
193 \IR{macos x} MacOS X
194 \IR{masm} MASM
195 \IA{memory reference}{memory references}
196 \IR{minix} Minix
197 \IA{misc directory}{misc subdirectory}
198 \IR{misc subdirectory} \c{misc} subdirectory
199 \IR{microsoft omf} Microsoft OMF
200 \IR{mmx registers} MMX registers
201 \IA{modr/m}{modr/m byte}
202 \IR{modr/m byte} ModR/M byte
203 \IR{ms-dos} MS-DOS
204 \IR{ms-dos device drivers} MS-DOS device drivers
205 \IR{multipush} \c{multipush} macro
206 \IR{nan} NaN
207 \IR{nasm version} NASM version
208 \IR{netbsd} NetBSD
209 \IR{omf} OMF
210 \IR{openbsd} OpenBSD
211 \IR{operating system} operating system
212 \IR{os/2} OS/2
213 \IR{pascal calling convention}Pascal calling convention
214 \IR{passes} passes, assembly
215 \IR{perl} Perl
216 \IR{pic} PIC
217 \IR{pharlap} PharLap
218 \IR{plt} PLT
219 \IR{plt} \c{PLT} relocations
220 \IA{pre-defining macros}{pre-define}
221 \IA{preprocessor expressions}{preprocessor, expressions}
222 \IA{preprocessor loops}{preprocessor, loops}
223 \IA{preprocessor variables}{preprocessor, variables}
224 \IA{rdoff subdirectory}{rdoff}
225 \IR{rdoff} \c{rdoff} subdirectory
226 \IR{relocatable dynamic object file format} Relocatable Dynamic
227 Object File Format
228 \IR{relocations, pic-specific} relocations, PIC-specific
229 \IA{repeating}{repeating code}
230 \IR{section alignment, in elf} section alignment, in \c{elf}
231 \IR{section alignment, in bin} section alignment, in \c{bin}
232 \IR{section alignment, in obj} section alignment, in \c{obj}
233 \IR{section alignment, in win32} section alignment, in \c{win32}
234 \IR{section, elf extensions to} \c{SECTION}, \c{elf} extensions to
235 \IR{section, win32 extensions to} \c{SECTION}, \c{win32} extensions to
236 \IR{segment alignment, in bin} segment alignment, in \c{bin}
237 \IR{segment alignment, in obj} segment alignment, in \c{obj}
238 \IR{segment, obj extensions to} \c{SEGMENT}, \c{elf} extensions to
239 \IR{segment names, borland pascal} segment names, Borland Pascal
240 \IR{shift command} \c{shift} command
241 \IA{sib}{sib byte}
242 \IR{sib byte} SIB byte
243 \IR{align, smart} \c{ALIGN}, smart
244 \IA{sectalign}{sectalign}
245 \IR{solaris x86} Solaris x86
246 \IA{standard section names}{standardized section names}
247 \IR{symbols, exporting from dlls} symbols, exporting from DLLs
248 \IR{symbols, importing from dlls} symbols, importing from DLLs
249 \IR{test subdirectory} \c{test} subdirectory
250 \IR{tlink} \c{TLINK}
251 \IR{underscore, in c symbols} underscore, in C symbols
252 \IR{unicode} Unicode
253 \IR{unix} Unix
254 \IR{utf-8} UTF-8
255 \IR{utf-16} UTF-16
256 \IR{utf-32} UTF-32
257 \IA{sco unix}{unix, sco}
258 \IR{unix, sco} Unix, SCO
259 \IA{unix source archive}{unix, source archive}
260 \IR{unix, source archive} Unix, source archive
261 \IA{unix system v}{unix, system v}
262 \IR{unix, system v} Unix, System V
263 \IR{unixware} UnixWare
264 \IR{val} VAL
265 \IR{version number of nasm} version number of NASM
266 \IR{visual c++} Visual C++
267 \IR{www page} WWW page
268 \IR{win32} Win32
269 \IR{win32} Win64
270 \IR{windows} Windows
271 \IR{windows 95} Windows 95
272 \IR{windows nt} Windows NT
273 \# \IC{program entry point}{entry point, program}
274 \# \IC{program entry point}{start point, program}
275 \# \IC{MS-DOS device drivers}{device drivers, MS-DOS}
276 \# \IC{16-bit mode, versus 32-bit mode}{32-bit mode, versus 16-bit mode}
277 \# \IC{c symbol names}{symbol names, in C}
278
279
280 \C{intro} Introduction
281
282 \H{whatsnasm} What Is NASM?
283
284 The Netwide Assembler, NASM, is an 80x86 and x86-64 assembler designed
285 for portability and modularity. It supports a range of object file
286 formats, including Linux and \c{*BSD} \c{a.out}, \c{ELF}, \c{COFF},
287 \c{Mach-O}, Microsoft 16-bit \c{OBJ}, \c{Win32} and \c{Win64}. It will
288 also output plain binary files. Its syntax is designed to be simple
289 and easy to understand, similar to Intel's but less complex. It
290 supports all currently known x86 architectural extensions, and has
291 strong support for macros.
292
293
294 \S{yaasm} Why Yet Another Assembler?
295
296 The Netwide Assembler grew out of an idea on \i\c{comp.lang.asm.x86}
297 (or possibly \i\c{alt.lang.asm} - I forget which), which was
298 essentially that there didn't seem to be a good \e{free} x86-series
299 assembler around, and that maybe someone ought to write one.
300
301 \b \i\c{a86} is good, but not free, and in particular you don't get any
302 32-bit capability until you pay. It's DOS only, too.
303
304 \b \i\c{gas} is free, and ports over to DOS and Unix, but it's not
305 very good, since it's designed to be a back end to \i\c{gcc}, which
306 always feeds it correct code. So its error checking is minimal. Also,
307 its syntax is horrible, from the point of view of anyone trying to
308 actually \e{write} anything in it. Plus you can't write 16-bit code in
309 it (properly.)
310
311 \b \i\c{as86} is specific to Minix and Linux, and (my version at least)
312 doesn't seem to have much (or any) documentation.
313
314 \b \i\c{MASM} isn't very good, and it's (was) expensive, and it runs only under
315 DOS.
316
317 \b \i\c{TASM} is better, but still strives for MASM compatibility,
318 which means millions of directives and tons of red tape. And its syntax
319 is essentially MASM's, with the contradictions and quirks that
320 entails (although it sorts out some of those by means of Ideal mode.)
321 It's expensive too. And it's DOS-only.
322
323 So here, for your coding pleasure, is NASM. At present it's
324 still in prototype stage - we don't promise that it can outperform
325 any of these assemblers. But please, \e{please} send us bug reports,
326 fixes, helpful information, and anything else you can get your hands
327 on (and thanks to the many people who've done this already! You all
328 know who you are), and we'll improve it out of all recognition.
329 Again.
330
331
332 \S{legal} \i{License} Conditions
333
334 Please see the file \c{LICENSE}, supplied as part of any NASM
335 distribution archive, for the license conditions under which you may
336 use NASM.  NASM is now under the so-called 2-clause BSD license, also
337 known as the simplified BSD license.
338
339 Copyright 1996-2011 the NASM Authors - All rights reserved.
340
341 Redistribution and use in source and binary forms, with or without
342 modification, are permitted provided that the following conditions are
343 met:
344
345 \b Redistributions of source code must retain the above copyright
346 notice, this list of conditions and the following disclaimer.
347
348 \b Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
349 notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
350 documentation and/or other materials provided with the distribution.
351       
352 THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND
353 CONTRIBUTORS "AS IS" AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES,
354 INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF
355 MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE
356 DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE COPYRIGHT OWNER OR
357 CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL,
358 SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT
359 NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
360 LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
361 HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN
362 CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR
363 OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE,
364 EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE.
365
366
367 \H{contact} Contact Information
368
369 The current version of NASM (since about 0.98.08) is maintained by a
370 team of developers, accessible through the \c{nasm-devel} mailing list
371 (see below for the link).
372 If you want to report a bug, please read \k{bugs} first.
373
374 NASM has a \i{website} at
375 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}. If it's not there,
376 google for us!
377
378 \i{New releases}, \i{release candidates}, and \I{snapshots, daily
379 development}\i{daily development snapshots} of NASM are available from
380 the official web site.
381
382 Announcements are posted to
383 \W{news:comp.lang.asm.x86}\i\c{comp.lang.asm.x86},
384 and to the web site
385 \W{http://www.freshmeat.net/}\c{http://www.freshmeat.net/}.
386
387 If you want information about the current development status, please
388 subscribe to the \i\c{nasm-devel} email list; see link from the
389 website.
390
391
392 \H{install} Installation
393
394 \S{instdos} \i{Installing} NASM under MS-\i{DOS} or Windows
395
396 Once you've obtained the appropriate archive for NASM,
397 \i\c{nasm-XXX-dos.zip} or \i\c{nasm-XXX-win32.zip} (where \c{XXX}
398 denotes the version number of NASM contained in the archive), unpack
399 it into its own directory (for example \c{c:\\nasm}).
400
401 The archive will contain a set of executable files: the NASM
402 executable file \i\c{nasm.exe}, the NDISASM executable file
403 \i\c{ndisasm.exe}, and possibly additional utilities to handle the
404 RDOFF file format.
405
406 The only file NASM needs to run is its own executable, so copy
407 \c{nasm.exe} to a directory on your PATH, or alternatively edit
408 \i\c{autoexec.bat} to add the \c{nasm} directory to your
409 \i\c{PATH} (to do that under Windows XP, go to Start > Control Panel >
410 System > Advanced > Environment Variables; these instructions may work
411 under other versions of Windows as well.)
412
413 That's it - NASM is installed. You don't need the nasm directory
414 to be present to run NASM (unless you've added it to your \c{PATH}),
415 so you can delete it if you need to save space; however, you may
416 want to keep the documentation or test programs.
417
418 If you've downloaded the \i{DOS source archive}, \i\c{nasm-XXX.zip},
419 the \c{nasm} directory will also contain the full NASM \i{source
420 code}, and a selection of \i{Makefiles} you can (hopefully) use to
421 rebuild your copy of NASM from scratch.  See the file \c{INSTALL} in
422 the source archive.
423
424 Note that a number of files are generated from other files by Perl
425 scripts.  Although the NASM source distribution includes these
426 generated files, you will need to rebuild them (and hence, will need a
427 Perl interpreter) if you change insns.dat, standard.mac or the
428 documentation. It is possible future source distributions may not
429 include these files at all. Ports of \i{Perl} for a variety of
430 platforms, including DOS and Windows, are available from
431 \W{http://www.cpan.org/ports/}\i{www.cpan.org}.
432
433
434 \S{instdos} Installing NASM under \i{Unix}
435
436 Once you've obtained the \i{Unix source archive} for NASM,
437 \i\c{nasm-XXX.tar.gz} (where \c{XXX} denotes the version number of
438 NASM contained in the archive), unpack it into a directory such
439 as \c{/usr/local/src}. The archive, when unpacked, will create its
440 own subdirectory \c{nasm-XXX}.
441
442 NASM is an \I{Autoconf}\I\c{configure}auto-configuring package: once
443 you've unpacked it, \c{cd} to the directory it's been unpacked into
444 and type \c{./configure}. This shell script will find the best C
445 compiler to use for building NASM and set up \i{Makefiles}
446 accordingly.
447
448 Once NASM has auto-configured, you can type \i\c{make} to build the
449 \c{nasm} and \c{ndisasm} binaries, and then \c{make install} to
450 install them in \c{/usr/local/bin} and install the \i{man pages}
451 \i\c{nasm.1} and \i\c{ndisasm.1} in \c{/usr/local/man/man1}.
452 Alternatively, you can give options such as \c{--prefix} to the
453 configure script (see the file \i\c{INSTALL} for more details), or
454 install the programs yourself.
455
456 NASM also comes with a set of utilities for handling the \c{RDOFF}
457 custom object-file format, which are in the \i\c{rdoff} subdirectory
458 of the NASM archive. You can build these with \c{make rdf} and
459 install them with \c{make rdf_install}, if you want them.
460
461
462 \C{running} Running NASM
463
464 \H{syntax} NASM \i{Command-Line} Syntax
465
466 To assemble a file, you issue a command of the form
467
468 \c nasm -f <format> <filename> [-o <output>]
469
470 For example,
471
472 \c nasm -f elf myfile.asm
473
474 will assemble \c{myfile.asm} into an \c{ELF} object file \c{myfile.o}. And
475
476 \c nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com
477
478 will assemble \c{myfile.asm} into a raw binary file \c{myfile.com}.
479
480 To produce a listing file, with the hex codes output from NASM
481 displayed on the left of the original sources, use the \c{-l} option
482 to give a listing file name, for example:
483
484 \c nasm -f coff myfile.asm -l myfile.lst
485
486 To get further usage instructions from NASM, try typing
487
488 \c nasm -h
489
490 As \c{-hf}, this will also list the available output file formats, and what they
491 are.
492
493 If you use Linux but aren't sure whether your system is \c{a.out}
494 or \c{ELF}, type
495
496 \c file nasm
497
498 (in the directory in which you put the NASM binary when you
499 installed it). If it says something like
500
501 \c nasm: ELF 32-bit LSB executable i386 (386 and up) Version 1
502
503 then your system is \c{ELF}, and you should use the option \c{-f elf}
504 when you want NASM to produce Linux object files. If it says
505
506 \c nasm: Linux/i386 demand-paged executable (QMAGIC)
507
508 or something similar, your system is \c{a.out}, and you should use
509 \c{-f aout} instead (Linux \c{a.out} systems have long been obsolete,
510 and are rare these days.)
511
512 Like Unix compilers and assemblers, NASM is silent unless it
513 goes wrong: you won't see any output at all, unless it gives error
514 messages.
515
516
517 \S{opt-o} The \i\c{-o} Option: Specifying the Output File Name
518
519 NASM will normally choose the name of your output file for you;
520 precisely how it does this is dependent on the object file format.
521 For Microsoft object file formats (\c{obj}, \c{win32} and \c{win64}),
522 it will remove the \c{.asm} \i{extension} (or whatever extension you
523 like to use - NASM doesn't care) from your source file name and
524 substitute \c{.obj}. For Unix object file formats (\c{aout}, \c{as86},
525 \c{coff}, \c{elf32}, \c{elf64}, \c{elfx32}, \c{ieee}, \c{macho32} and
526 \c{macho64}) it will substitute \c{.o}. For \c{dbg}, \c{rdf}, \c{ith}
527 and \c{srec}, it will use \c{.dbg}, \c{.rdf}, \c{.ith} and \c{.srec},
528 respectively, and for the \c{bin} format it will simply remove the
529 extension, so that \c{myfile.asm} produces the output file \c{myfile}.
530
531 If the output file already exists, NASM will overwrite it, unless it
532 has the same name as the input file, in which case it will give a
533 warning and use \i\c{nasm.out} as the output file name instead.
534
535 For situations in which this behaviour is unacceptable, NASM
536 provides the \c{-o} command-line option, which allows you to specify
537 your desired output file name. You invoke \c{-o} by following it
538 with the name you wish for the output file, either with or without
539 an intervening space. For example:
540
541 \c nasm -f bin program.asm -o program.com
542 \c nasm -f bin driver.asm -odriver.sys
543
544 Note that this is a small o, and is different from a capital O , which
545 is used to specify the number of optimisation passes required. See \k{opt-O}.
546
547
548 \S{opt-f} The \i\c{-f} Option: Specifying the \i{Output File Format}
549
550 If you do not supply the \c{-f} option to NASM, it will choose an
551 output file format for you itself. In the distribution versions of
552 NASM, the default is always \i\c{bin}; if you've compiled your own
553 copy of NASM, you can redefine \i\c{OF_DEFAULT} at compile time and
554 choose what you want the default to be.
555
556 Like \c{-o}, the intervening space between \c{-f} and the output
557 file format is optional; so \c{-f elf} and \c{-felf} are both valid.
558
559 A complete list of the available output file formats can be given by
560 issuing the command \i\c{nasm -hf}.
561
562
563 \S{opt-l} The \i\c{-l} Option: Generating a \i{Listing File}
564
565 If you supply the \c{-l} option to NASM, followed (with the usual
566 optional space) by a file name, NASM will generate a
567 \i{source-listing file} for you, in which addresses and generated
568 code are listed on the left, and the actual source code, with
569 expansions of multi-line macros (except those which specifically
570 request no expansion in source listings: see \k{nolist}) on the
571 right. For example:
572
573 \c nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst
574
575 If a list file is selected, you may turn off listing for a
576 section of your source with \c{[list -]}, and turn it back on
577 with \c{[list +]}, (the default, obviously). There is no "user
578 form" (without the brackets). This can be used to list only
579 sections of interest, avoiding excessively long listings.
580
581
582 \S{opt-M} The \i\c{-M} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
583
584 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
585 This can be redirected to a file for further processing. For example:
586
587 \c nasm -M myfile.asm > myfile.dep
588
589
590 \S{opt-MG} The \i\c{-MG} Option: Generate \i{Makefile Dependencies}
591
592 This option can be used to generate makefile dependencies on stdout.
593 This differs from the \c{-M} option in that if a nonexisting file is
594 encountered, it is assumed to be a generated file and is added to the
595 dependency list without a prefix.
596
597
598 \S{opt-MF} The \i\c\{-MF} Option: Set Makefile Dependency File
599
600 This option can be used with the \c{-M} or \c{-MG} options to send the
601 output to a file, rather than to stdout.  For example:
602
603 \c nasm -M -MF myfile.dep myfile.asm
604
605
606 \S{opt-MD} The \i\c{-MD} Option: Assemble and Generate Dependencies
607
608 The \c{-MD} option acts as the combination of the \c{-M} and \c{-MF}
609 options (i.e. a filename has to be specified.)  However, unlike the
610 \c{-M} or \c{-MG} options, \c{-MD} does \e{not} inhibit the normal
611 operation of the assembler.  Use this to automatically generate
612 updated dependencies with every assembly session.  For example:
613
614 \c nasm -f elf -o myfile.o -MD myfile.dep myfile.asm
615
616
617 \S{opt-MT} The \i\c{-MT} Option: Dependency Target Name
618
619 The \c{-MT} option can be used to override the default name of the
620 dependency target.  This is normally the same as the output filename,
621 specified by the \c{-o} option.
622
623
624 \S{opt-MQ} The \i\c{-MQ} Option: Dependency Target Name (Quoted)
625
626 The \c{-MQ} option acts as the \c{-MT} option, except it tries to
627 quote characters that have special meaning in Makefile syntax.  This
628 is not foolproof, as not all characters with special meaning are
629 quotable in Make.  The default output (if no \c{-MT} or \c{-MQ} option
630 is specified) is automatically quoted.
631
632
633 \S{opt-MP} The \i\c{-MP} Option: Emit phony targets
634
635 When used with any of the dependency generation options, the \c{-MP}
636 option causes NASM to emit a phony target without dependencies for
637 each header file.  This prevents Make from complaining if a header
638 file has been removed.
639
640
641 \S{opt-F} The \i\c{-F} Option: Selecting a \i{Debug Information Format}
642
643 This option is used to select the format of the debug information
644 emitted into the output file, to be used by a debugger (or \e{will}
645 be). Prior to version 2.03.01, the use of this switch did \e{not} enable
646 output of the selected debug info format.  Use \c{-g}, see \k{opt-g},
647 to enable output.  Versions 2.03.01 and later automatically enable \c{-g}
648 if \c{-F} is specified.
649
650 A complete list of the available debug file formats for an output
651 format can be seen by issuing the command \c{nasm -f <format> -y}.  Not
652 all output formats currently support debugging output.  See \k{opt-y}.
653
654 This should not be confused with the \c{-f dbg} output format option which
655 is not built into NASM by default. For information on how
656 to enable it when building from the sources, see \k{dbgfmt}.
657
658
659 \S{opt-g} The \i\c{-g} Option: Enabling \i{Debug Information}.
660
661 This option can be used to generate debugging information in the specified
662 format. See \k{opt-F}. Using \c{-g} without \c{-F} results in emitting
663 debug info in the default format, if any, for the selected output format.
664 If no debug information is currently implemented in the selected output
665 format, \c{-g} is \e{silently ignored}.
666
667
668 \S{opt-X} The \i\c{-X} Option: Selecting an \i{Error Reporting Format}
669
670 This option can be used to select an error reporting format for any
671 error messages that might be produced by NASM.
672
673 Currently, two error reporting formats may be selected.  They are
674 the \c{-Xvc} option and the \c{-Xgnu} option.  The GNU format is
675 the default and looks like this:
676
677 \c filename.asm:65: error: specific error message
678
679 where \c{filename.asm} is the name of the source file in which the
680 error was detected, \c{65} is the source file line number on which
681 the error was detected, \c{error} is the severity of the error (this
682 could be \c{warning}), and \c{specific error message} is a more
683 detailed text message which should help pinpoint the exact problem.
684
685 The other format, specified by \c{-Xvc} is the style used by Microsoft
686 Visual C++ and some other programs.  It looks like this:
687
688 \c filename.asm(65) : error: specific error message
689
690 where the only difference is that the line number is in parentheses
691 instead of being delimited by colons.
692
693 See also the \c{Visual C++} output format, \k{win32fmt}.
694
695 \S{opt-Z} The \i\c{-Z} Option: Send Errors to a File
696
697 Under \I{DOS}\c{MS-DOS} it can be difficult (though there are ways) to
698 redirect the standard-error output of a program to a file. Since
699 NASM usually produces its warning and \i{error messages} on
700 \i\c{stderr}, this can make it hard to capture the errors if (for
701 example) you want to load them into an editor.
702
703 NASM therefore provides the \c{-Z} option, taking a filename argument
704 which causes errors to be sent to the specified files rather than
705 standard error. Therefore you can \I{redirecting errors}redirect
706 the errors into a file by typing
707
708 \c nasm -Z myfile.err -f obj myfile.asm
709
710 In earlier versions of NASM, this option was called \c{-E}, but it was
711 changed since \c{-E} is an option conventionally used for
712 preprocessing only, with disastrous results.  See \k{opt-E}.
713
714 \S{opt-s} The \i\c{-s} Option: Send Errors to \i\c{stdout}
715
716 The \c{-s} option redirects \i{error messages} to \c{stdout} rather
717 than \c{stderr}, so it can be redirected under \I{DOS}\c{MS-DOS}. To
718 assemble the file \c{myfile.asm} and pipe its output to the \c{more}
719 program, you can type:
720
721 \c nasm -s -f obj myfile.asm | more
722
723 See also the \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
724
725
726 \S{opt-i} The \i\c{-i}\I\c{-I} Option: Include File Search Directories
727
728 When NASM sees the \i\c{%include} or \i\c{%pathsearch} directive in a
729 source file (see \k{include}, \k{pathsearch} or \k{incbin}), it will
730 search for the given file not only in the current directory, but also
731 in any directories specified on the command line by the use of the
732 \c{-i} option. Therefore you can include files from a \i{macro
733 library}, for example, by typing
734
735 \c nasm -ic:\macrolib\ -f obj myfile.asm
736
737 (As usual, a space between \c{-i} and the path name is allowed, and
738 optional).
739
740 NASM, in the interests of complete source-code portability, does not
741 understand the file naming conventions of the OS it is running on;
742 the string you provide as an argument to the \c{-i} option will be
743 prepended exactly as written to the name of the include file.
744 Therefore the trailing backslash in the above example is necessary.
745 Under Unix, a trailing forward slash is similarly necessary.
746
747 (You can use this to your advantage, if you're really \i{perverse},
748 by noting that the option \c{-ifoo} will cause \c{%include "bar.i"}
749 to search for the file \c{foobar.i}...)
750
751 If you want to define a \e{standard} \i{include search path},
752 similar to \c{/usr/include} on Unix systems, you should place one or
753 more \c{-i} directives in the \c{NASMENV} environment variable (see
754 \k{nasmenv}).
755
756 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
757 be specified as \c{-I}.
758
759
760 \S{opt-p} The \i\c{-p}\I\c{-P} Option: \I{pre-including files}Pre-Include a File
761
762 \I\c{%include}NASM allows you to specify files to be
763 \e{pre-included} into your source file, by the use of the \c{-p}
764 option. So running
765
766 \c nasm myfile.asm -p myinc.inc
767
768 is equivalent to running \c{nasm myfile.asm} and placing the
769 directive \c{%include "myinc.inc"} at the start of the file.
770
771 For consistency with the \c{-I}, \c{-D} and \c{-U} options, this
772 option can also be specified as \c{-P}.
773
774
775 \S{opt-d} The \i\c{-d}\I\c{-D} Option: \I{pre-defining macros}Pre-Define a Macro
776
777 \I\c{%define}Just as the \c{-p} option gives an alternative to placing
778 \c{%include} directives at the start of a source file, the \c{-d}
779 option gives an alternative to placing a \c{%define} directive. You
780 could code
781
782 \c nasm myfile.asm -dFOO=100
783
784 as an alternative to placing the directive
785
786 \c %define FOO 100
787
788 at the start of the file. You can miss off the macro value, as well:
789 the option \c{-dFOO} is equivalent to coding \c{%define FOO}. This
790 form of the directive may be useful for selecting \i{assembly-time
791 options} which are then tested using \c{%ifdef}, for example
792 \c{-dDEBUG}.
793
794 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
795 be specified as \c{-D}.
796
797
798 \S{opt-u} The \i\c{-u}\I\c{-U} Option: \I{Undefining macros}Undefine a Macro
799
800 \I\c{%undef}The \c{-u} option undefines a macro that would otherwise
801 have been pre-defined, either automatically or by a \c{-p} or \c{-d}
802 option specified earlier on the command lines.
803
804 For example, the following command line:
805
806 \c nasm myfile.asm -dFOO=100 -uFOO
807
808 would result in \c{FOO} \e{not} being a predefined macro in the
809 program. This is useful to override options specified at a different
810 point in a Makefile.
811
812 For Makefile compatibility with many C compilers, this option can also
813 be specified as \c{-U}.
814
815
816 \S{opt-E} The \i\c{-E}\I{-e} Option: Preprocess Only
817
818 NASM allows the \i{preprocessor} to be run on its own, up to a
819 point. Using the \c{-E} option (which requires no arguments) will
820 cause NASM to preprocess its input file, expand all the macro
821 references, remove all the comments and preprocessor directives, and
822 print the resulting file on standard output (or save it to a file,
823 if the \c{-o} option is also used).
824
825 This option cannot be applied to programs which require the
826 preprocessor to evaluate \I{preprocessor expressions}\i{expressions}
827 which depend on the values of symbols: so code such as
828
829 \c %assign tablesize ($-tablestart)
830
831 will cause an error in \i{preprocess-only mode}.
832
833 For compatiblity with older version of NASM, this option can also be
834 written \c{-e}.  \c{-E} in older versions of NASM was the equivalent
835 of the current \c{-Z} option, \k{opt-Z}.
836
837 \S{opt-a} The \i\c{-a} Option: Don't Preprocess At All
838
839 If NASM is being used as the back end to a compiler, it might be
840 desirable to \I{suppressing preprocessing}suppress preprocessing
841 completely and assume the compiler has already done it, to save time
842 and increase compilation speeds. The \c{-a} option, requiring no
843 argument, instructs NASM to replace its powerful \i{preprocessor}
844 with a \i{stub preprocessor} which does nothing.
845
846
847 \S{opt-O} The \i\c{-O} Option: Specifying \i{Multipass Optimization}
848
849 Using the \c{-O} option, you can tell NASM to carry out different
850 levels of optimization.  The syntax is:
851
852 \b \c{-O0}: No optimization. All operands take their long forms,
853         if a short form is not specified, except conditional jumps.
854         This is intended to match NASM 0.98 behavior.
855
856 \b \c{-O1}: Minimal optimization. As above, but immediate operands
857         which will fit in a signed byte are optimized,
858         unless the long form is specified.  Conditional jumps default
859         to the long form unless otherwise specified.
860
861 \b \c{-Ox} (where \c{x} is the actual letter \c{x}): Multipass optimization.
862         Minimize branch offsets and signed immediate bytes,
863         overriding size specification unless the \c{strict} keyword
864         has been used (see \k{strict}).  For compatibility with earlier
865         releases, the letter \c{x} may also be any number greater than
866         one. This number has no effect on the actual number of passes.
867
868 The \c{-Ox} mode is recommended for most uses, and is the default
869 since NASM 2.09.
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{lock} warns about \c{LOCK} prefixes on unlockable instructions.
953 Enabled by default.
954
955 \b \i\c{hle} warns about invalid use of the HLE \c{XACQUIRE} or \c{XRELEASE}
956 prefixes.
957 Enabled by default.
958
959 \b \i\c{bnd} warns about ineffective use of the \c{BND} prefix when a relaxed
960 form of jmp instruction becomes jmp short form.
961 Enabled by default.
962
963 \b \i\c{error} causes warnings to be treated as errors.  Disabled by
964 default.
965
966 \b \i\c{all} is an alias for \e{all} suppressible warning classes (not
967 including \c{error}).  Thus, \c{-w+all} enables all available warnings.
968
969 In addition, you can set warning classes across sections.
970 Warning classes may be enabled with \i\c{[warning +warning-name]},
971 disabled with \i\c{[warning -warning-name]} or reset to their
972 original value with \i\c{[warning *warning-name]}. No "user form"
973 (without the brackets) exists.
974
975 Since version 2.00, NASM has also supported the gcc-like syntax
976 \c{-Wwarning} and \c{-Wno-warning} instead of \c{-w+warning} and
977 \c{-w-warning}, respectively.
978
979
980 \S{opt-v} The \i\c{-v} Option: Display \i{Version} Info
981
982 Typing \c{NASM -v} will display the version of NASM which you are using,
983 and the date on which it was compiled.
984
985 You will need the version number if you report a bug.
986
987 \S{opt-y} The \i\c{-y} Option: Display Available Debug Info Formats
988
989 Typing \c{nasm -f <option> -y} will display a list of the available
990 debug info formats for the given output format. The default format
991 is indicated by an asterisk. For example:
992
993 \c nasm -f elf -y
994
995 \c valid debug formats for 'elf32' output format are
996 \c   ('*' denotes default):
997 \c   * stabs     ELF32 (i386) stabs debug format for Linux
998 \c     dwarf     elf32 (i386) dwarf debug format for Linux
999
1000
1001 \S{opt-pfix} The \i\c{--prefix} and \i\c{--postfix} Options.
1002
1003 The \c{--prefix} and \c{--postfix} options prepend or append
1004 (respectively) the given argument to all \c{global} or
1005 \c{extern} variables. E.g. \c{--prefix _} will prepend the
1006 underscore to all global and external variables, as C sometimes
1007 (but not always) likes it.
1008
1009
1010 \S{nasmenv} The \i\c{NASMENV} \i{Environment} Variable
1011
1012 If you define an environment variable called \c{NASMENV}, the program
1013 will interpret it as a list of extra command-line options, which are
1014 processed before the real command line. You can use this to define
1015 standard search directories for include files, by putting \c{-i}
1016 options in the \c{NASMENV} variable.
1017
1018 The value of the variable is split up at white space, so that the
1019 value \c{-s -ic:\\nasmlib\\} will be treated as two separate options.
1020 However, that means that the value \c{-dNAME="my name"} won't do
1021 what you might want, because it will be split at the space and the
1022 NASM command-line processing will get confused by the two
1023 nonsensical words \c{-dNAME="my} and \c{name"}.
1024
1025 To get round this, NASM provides a feature whereby, if you begin the
1026 \c{NASMENV} environment variable with some character that isn't a minus
1027 sign, then NASM will treat this character as the \i{separator
1028 character} for options. So setting the \c{NASMENV} variable to the
1029 value \c{!-s!-ic:\\nasmlib\\} is equivalent to setting it to \c{-s
1030 -ic:\\nasmlib\\}, but \c{!-dNAME="my name"} will work.
1031
1032 This environment variable was previously called \c{NASM}. This was
1033 changed with version 0.98.31.
1034
1035
1036 \H{qstart} \i{Quick Start} for \i{MASM} Users
1037
1038 If you're used to writing programs with MASM, or with \i{TASM} in
1039 MASM-compatible (non-Ideal) mode, or with \i\c{a86}, this section
1040 attempts to outline the major differences between MASM's syntax and
1041 NASM's. If you're not already used to MASM, it's probably worth
1042 skipping this section.
1043
1044
1045 \S{qscs} NASM Is \I{case sensitivity}Case-Sensitive
1046
1047 One simple difference is that NASM is case-sensitive. It makes a
1048 difference whether you call your label \c{foo}, \c{Foo} or \c{FOO}.
1049 If you're assembling to \c{DOS} or \c{OS/2} \c{.OBJ} files, you can
1050 invoke the \i\c{UPPERCASE} directive (documented in \k{objfmt}) to
1051 ensure that all symbols exported to other code modules are forced
1052 to be upper case; but even then, \e{within} a single module, NASM
1053 will distinguish between labels differing only in case.
1054
1055
1056 \S{qsbrackets} NASM Requires \i{Square Brackets} For \i{Memory References}
1057
1058 NASM was designed with simplicity of syntax in mind. One of the
1059 \i{design goals} of NASM is that it should be possible, as far as is
1060 practical, for the user to look at a single line of NASM code
1061 and tell what opcode is generated by it. You can't do this in MASM:
1062 if you declare, for example,
1063
1064 \c foo     equ     1
1065 \c bar     dw      2
1066
1067 then the two lines of code
1068
1069 \c         mov     ax,foo
1070 \c         mov     ax,bar
1071
1072 generate completely different opcodes, despite having
1073 identical-looking syntaxes.
1074
1075 NASM avoids this undesirable situation by having a much simpler
1076 syntax for memory references. The rule is simply that any access to
1077 the \e{contents} of a memory location requires square brackets
1078 around the address, and any access to the \e{address} of a variable
1079 doesn't. So an instruction of the form \c{mov ax,foo} will
1080 \e{always} refer to a compile-time constant, whether it's an \c{EQU}
1081 or the address of a variable; and to access the \e{contents} of the
1082 variable \c{bar}, you must code \c{mov ax,[bar]}.
1083
1084 This also means that NASM has no need for MASM's \i\c{OFFSET}
1085 keyword, since the MASM code \c{mov ax,offset bar} means exactly the
1086 same thing as NASM's \c{mov ax,bar}. If you're trying to get
1087 large amounts of MASM code to assemble sensibly under NASM, you
1088 can always code \c{%idefine offset} to make the preprocessor treat
1089 the \c{OFFSET} keyword as a no-op.
1090
1091 This issue is even more confusing in \i\c{a86}, where declaring a
1092 label with a trailing colon defines it to be a `label' as opposed to
1093 a `variable' and causes \c{a86} to adopt NASM-style semantics; so in
1094 \c{a86}, \c{mov ax,var} has different behaviour depending on whether
1095 \c{var} was declared as \c{var: dw 0} (a label) or \c{var dw 0} (a
1096 word-size variable). NASM is very simple by comparison:
1097 \e{everything} is a label.
1098
1099 NASM, in the interests of simplicity, also does not support the
1100 \i{hybrid syntaxes} supported by MASM and its clones, such as
1101 \c{mov ax,table[bx]}, where a memory reference is denoted by one
1102 portion outside square brackets and another portion inside. The
1103 correct syntax for the above is \c{mov ax,[table+bx]}. Likewise,
1104 \c{mov ax,es:[di]} is wrong and \c{mov ax,[es:di]} is right.
1105
1106
1107 \S{qstypes} NASM Doesn't Store \i{Variable Types}
1108
1109 NASM, by design, chooses not to remember the types of variables you
1110 declare. Whereas MASM will remember, on seeing \c{var dw 0}, that
1111 you declared \c{var} as a word-size variable, and will then be able
1112 to fill in the \i{ambiguity} in the size of the instruction \c{mov
1113 var,2}, NASM will deliberately remember nothing about the symbol
1114 \c{var} except where it begins, and so you must explicitly code
1115 \c{mov word [var],2}.
1116
1117 For this reason, NASM doesn't support the \c{LODS}, \c{MOVS},
1118 \c{STOS}, \c{SCAS}, \c{CMPS}, \c{INS}, or \c{OUTS} instructions,
1119 but only supports the forms such as \c{LODSB}, \c{MOVSW}, and
1120 \c{SCASD}, which explicitly specify the size of the components of
1121 the strings being manipulated.
1122
1123
1124 \S{qsassume} NASM Doesn't \i\c{ASSUME}
1125
1126 As part of NASM's drive for simplicity, it also does not support the
1127 \c{ASSUME} directive. NASM will not keep track of what values you
1128 choose to put in your segment registers, and will never
1129 \e{automatically} generate a \i{segment override} prefix.
1130
1131
1132 \S{qsmodel} NASM Doesn't Support \i{Memory Models}
1133
1134 NASM also does not have any directives to support different 16-bit
1135 memory models. The programmer has to keep track of which functions
1136 are supposed to be called with a \i{far call} and which with a
1137 \i{near call}, and is responsible for putting the correct form of
1138 \c{RET} instruction (\c{RETN} or \c{RETF}; NASM accepts \c{RET}
1139 itself as an alternate form for \c{RETN}); in addition, the
1140 programmer is responsible for coding CALL FAR instructions where
1141 necessary when calling \e{external} functions, and must also keep
1142 track of which external variable definitions are far and which are
1143 near.
1144
1145
1146 \S{qsfpu} \i{Floating-Point} Differences
1147
1148 NASM uses different names to refer to floating-point registers from
1149 MASM: where MASM would call them \c{ST(0)}, \c{ST(1)} and so on, and
1150 \i\c{a86} would call them simply \c{0}, \c{1} and so on, NASM
1151 chooses to call them \c{st0}, \c{st1} etc.
1152
1153 As of version 0.96, NASM now treats the instructions with
1154 \i{`nowait'} forms in the same way as MASM-compatible assemblers.
1155 The idiosyncratic treatment employed by 0.95 and earlier was based
1156 on a misunderstanding by the authors.
1157
1158
1159 \S{qsother} Other Differences
1160
1161 For historical reasons, NASM uses the keyword \i\c{TWORD} where MASM
1162 and compatible assemblers use \i\c{TBYTE}.
1163
1164 NASM does not declare \i{uninitialized storage} in the same way as
1165 MASM: where a MASM programmer might use \c{stack db 64 dup (?)},
1166 NASM requires \c{stack resb 64}, intended to be read as `reserve 64
1167 bytes'. For a limited amount of compatibility, since NASM treats
1168 \c{?} as a valid character in symbol names, you can code \c{? equ 0}
1169 and then writing \c{dw ?} will at least do something vaguely useful.
1170 \I\c{RESB}\i\c{DUP} is still not a supported syntax, however.
1171
1172 In addition to all of this, macros and directives work completely
1173 differently to MASM. See \k{preproc} and \k{directive} for further
1174 details.
1175
1176
1177 \C{lang} The NASM Language
1178
1179 \H{syntax} Layout of a NASM Source Line
1180
1181 Like most assemblers, each NASM source line contains (unless it
1182 is a macro, a preprocessor directive or an assembler directive: see
1183 \k{preproc} and \k{directive}) some combination of the four fields
1184
1185 \c label:    instruction operands        ; comment
1186
1187 As usual, most of these fields are optional; the presence or absence
1188 of any combination of a label, an instruction and a comment is allowed.
1189 Of course, the operand field is either required or forbidden by the
1190 presence and nature of the instruction field.
1191
1192 NASM uses backslash (\\) as the line continuation character; if a line
1193 ends with backslash, the next line is considered to be a part of the
1194 backslash-ended line.
1195
1196 NASM places no restrictions on white space within a line: labels may
1197 have white space before them, or instructions may have no space
1198 before them, or anything. The \i{colon} after a label is also
1199 optional. (Note that this means that if you intend to code \c{lodsb}
1200 alone on a line, and type \c{lodab} by accident, then that's still a
1201 valid source line which does nothing but define a label. Running
1202 NASM with the command-line option
1203 \I{orphan-labels}\c{-w+orphan-labels} will cause it to warn you if
1204 you define a label alone on a line without a \i{trailing colon}.)
1205
1206 \i{Valid characters} in labels are letters, numbers, \c{_}, \c{$},
1207 \c{#}, \c{@}, \c{~}, \c{.}, and \c{?}. The only characters which may
1208 be used as the \e{first} character of an identifier are letters,
1209 \c{.} (with special meaning: see \k{locallab}), \c{_} and \c{?}.
1210 An identifier may also be prefixed with a \I{$, prefix}\c{$} to
1211 indicate that it is intended to be read as an identifier and not a
1212 reserved word; thus, if some other module you are linking with
1213 defines a symbol called \c{eax}, you can refer to \c{$eax} in NASM
1214 code to distinguish the symbol from the register. Maximum length of
1215 an identifier is 4095 characters.
1216
1217 The instruction field may contain any machine instruction: Pentium
1218 and P6 instructions, FPU instructions, MMX instructions and even
1219 undocumented instructions are all supported. The instruction may be
1220 prefixed by \c{LOCK}, \c{REP}, \c{REPE}/\c{REPZ}, \c{REPNE}/\c{REPNZ},
1221 \c{XACQUIRE}/\c{XRELEASE} or \c{BND}/\c{NOBND}, in the usual way. Explicit
1222 \I{address-size prefixes}address-size and \i{operand-size prefixes} \i\c{A16},
1223 \i\c{A32}, \i\c{A64}, \i\c{O16} and \i\c{O32}, \i\c{O64} are provided - one example of their use
1224 is given in \k{mixsize}. You can also use the name of a \I{segment
1225 override}segment register as an instruction prefix: coding
1226 \c{es mov [bx],ax} is equivalent to coding \c{mov [es:bx],ax}. We
1227 recommend the latter syntax, since it is consistent with other
1228 syntactic features of the language, but for instructions such as
1229 \c{LODSB}, which has no operands and yet can require a segment
1230 override, there is no clean syntactic way to proceed apart from
1231 \c{es lodsb}.
1232
1233 An instruction is not required to use a prefix: prefixes such as
1234 \c{CS}, \c{A32}, \c{LOCK} or \c{REPE} can appear on a line by
1235 themselves, and NASM will just generate the prefix bytes.
1236
1237 In addition to actual machine instructions, NASM also supports a
1238 number of pseudo-instructions, described in \k{pseudop}.
1239
1240 Instruction \i{operands} may take a number of forms: they can be
1241 registers, described simply by the register name (e.g. \c{ax},
1242 \c{bp}, \c{ebx}, \c{cr0}: NASM does not use the \c{gas}-style
1243 syntax in which register names must be prefixed by a \c{%} sign), or
1244 they can be \i{effective addresses} (see \k{effaddr}), constants
1245 (\k{const}) or expressions (\k{expr}).
1246
1247 For x87 \i{floating-point} instructions, NASM accepts a wide range of
1248 syntaxes: you can use two-operand forms like MASM supports, or you
1249 can use NASM's native single-operand forms in most cases.
1250 \# Details of
1251 \# all forms of each supported instruction are given in
1252 \# \k{iref}.
1253 For example, you can code:
1254
1255 \c         fadd    st1             ; this sets st0 := st0 + st1
1256 \c         fadd    st0,st1         ; so does this
1257 \c
1258 \c         fadd    st1,st0         ; this sets st1 := st1 + st0
1259 \c         fadd    to st1          ; so does this
1260
1261 Almost any x87 floating-point instruction that references memory must
1262 use one of the prefixes \i\c{DWORD}, \i\c{QWORD} or \i\c{TWORD} to
1263 indicate what size of \i{memory operand} it refers to.
1264
1265
1266 \H{pseudop} \i{Pseudo-Instructions}
1267
1268 Pseudo-instructions are things which, though not real x86 machine
1269 instructions, are used in the instruction field anyway because that's
1270 the most convenient place to put them. The current pseudo-instructions
1271 are \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO},
1272 \i\c{DY} and \i\c\{DZ}; their \i{uninitialized} counterparts
1273 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1274 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ}; the \i\c{INCBIN} command, the
1275 \i\c{EQU} command, and the \i\c{TIMES} prefix.
1276
1277
1278 \S{db} \c{DB} and Friends: Declaring Initialized Data
1279
1280 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, \i\c{DO}, \i\c{DY}
1281 and \i\c{DZ} are used, much as in MASM, to declare initialized data in
1282 the output file. They can be invoked in a wide range of ways:
1283 \I{floating-point}\I{character constant}\I{string constant}
1284
1285 \c       db    0x55                ; just the byte 0x55
1286 \c       db    0x55,0x56,0x57      ; three bytes in succession
1287 \c       db    'a',0x55            ; character constants are OK
1288 \c       db    'hello',13,10,'$'   ; so are string constants
1289 \c       dw    0x1234              ; 0x34 0x12
1290 \c       dw    'a'                 ; 0x61 0x00 (it's just a number)
1291 \c       dw    'ab'                ; 0x61 0x62 (character constant)
1292 \c       dw    'abc'               ; 0x61 0x62 0x63 0x00 (string)
1293 \c       dd    0x12345678          ; 0x78 0x56 0x34 0x12
1294 \c       dd    1.234567e20         ; floating-point constant
1295 \c       dq    0x123456789abcdef0  ; eight byte constant
1296 \c       dq    1.234567e20         ; double-precision float
1297 \c       dt    1.234567e20         ; extended-precision float
1298
1299 \c{DT}, \c{DO}, \c{DY} and \c{DZ} do not accept \i{numeric constants}
1300 as operands.
1301
1302
1303 \S{resb} \c{RESB} and Friends: Declaring \i{Uninitialized} Data
1304
1305 \i\c{RESB}, \i\c{RESW}, \i\c{RESD}, \i\c{RESQ}, \i\c{REST},
1306 \i\c{RESO}, \i\c{RESY} and \i\c\{RESZ} are designed to be used in the
1307 BSS section of a module: they declare \e{uninitialized} storage
1308 space. Each takes a single operand, which is the number of bytes,
1309 words, doublewords or whatever to reserve.  As stated in \k{qsother},
1310 NASM does not support the MASM/TASM syntax of reserving uninitialized
1311 space by writing \I\c{?}\c{DW ?} or similar things: this is what it
1312 does instead. The operand to a \c{RESB}-type pseudo-instruction is a
1313 \i\e{critical expression}: see \k{crit}.
1314
1315 For example:
1316
1317 \c buffer:         resb    64              ; reserve 64 bytes
1318 \c wordvar:        resw    1               ; reserve a word
1319 \c realarray       resq    10              ; array of ten reals
1320 \c ymmval:         resy    1               ; one YMM register
1321 \c zmmvals:        resz    32              ; 32 ZMM registers 
1322
1323 \S{incbin} \i\c{INCBIN}: Including External \i{Binary Files}
1324
1325 \c{INCBIN} is borrowed from the old Amiga assembler \i{DevPac}: it
1326 includes a binary file verbatim into the output file. This can be
1327 handy for (for example) including \i{graphics} and \i{sound} data
1328 directly into a game executable file. It can be called in one of
1329 these three ways:
1330
1331 \c     incbin  "file.dat"             ; include the whole file
1332 \c     incbin  "file.dat",1024        ; skip the first 1024 bytes
1333 \c     incbin  "file.dat",1024,512    ; skip the first 1024, and
1334 \c                                    ; actually include at most 512
1335
1336 \c{INCBIN} is both a directive and a standard macro; the standard
1337 macro version searches for the file in the include file search path
1338 and adds the file to the dependency lists.  This macro can be
1339 overridden if desired.
1340
1341
1342 \S{equ} \i\c{EQU}: Defining Constants
1343
1344 \c{EQU} defines a symbol to a given constant value: when \c{EQU} is
1345 used, the source line must contain a label. The action of \c{EQU} is
1346 to define the given label name to the value of its (only) operand.
1347 This definition is absolute, and cannot change later. So, for
1348 example,
1349
1350 \c message         db      'hello, world'
1351 \c msglen          equ     $-message
1352
1353 defines \c{msglen} to be the constant 12. \c{msglen} may not then be
1354 redefined later. This is not a \i{preprocessor} definition either:
1355 the value of \c{msglen} is evaluated \e{once}, using the value of
1356 \c{$} (see \k{expr} for an explanation of \c{$}) at the point of
1357 definition, rather than being evaluated wherever it is referenced
1358 and using the value of \c{$} at the point of reference.
1359
1360
1361 \S{times} \i\c{TIMES}: \i{Repeating} Instructions or Data
1362
1363 The \c{TIMES} prefix causes the instruction to be assembled multiple
1364 times. This is partly present as NASM's equivalent of the \i\c{DUP}
1365 syntax supported by \i{MASM}-compatible assemblers, in that you can
1366 code
1367
1368 \c zerobuf:        times 64 db 0
1369
1370 or similar things; but \c{TIMES} is more versatile than that. The
1371 argument to \c{TIMES} is not just a numeric constant, but a numeric
1372 \e{expression}, so you can do things like
1373
1374 \c buffer: db      'hello, world'
1375 \c         times 64-$+buffer db ' '
1376
1377 which will store exactly enough spaces to make the total length of
1378 \c{buffer} up to 64. Finally, \c{TIMES} can be applied to ordinary
1379 instructions, so you can code trivial \i{unrolled loops} in it:
1380
1381 \c         times 100 movsb
1382
1383 Note that there is no effective difference between \c{times 100 resb
1384 1} and \c{resb 100}, except that the latter will be assembled about
1385 100 times faster due to the internal structure of the assembler.
1386
1387 The operand to \c{TIMES} is a critical expression (\k{crit}).
1388
1389 Note also that \c{TIMES} can't be applied to \i{macros}: the reason
1390 for this is that \c{TIMES} is processed after the macro phase, which
1391 allows the argument to \c{TIMES} to contain expressions such as
1392 \c{64-$+buffer} as above. To repeat more than one line of code, or a
1393 complex macro, use the preprocessor \i\c{%rep} directive.
1394
1395
1396 \H{effaddr} Effective Addresses
1397
1398 An \i{effective address} is any operand to an instruction which
1399 \I{memory reference}references memory. Effective addresses, in NASM,
1400 have a very simple syntax: they consist of an expression evaluating
1401 to the desired address, enclosed in \i{square brackets}. For
1402 example:
1403
1404 \c wordvar dw      123
1405 \c         mov     ax,[wordvar]
1406 \c         mov     ax,[wordvar+1]
1407 \c         mov     ax,[es:wordvar+bx]
1408
1409 Anything not conforming to this simple system is not a valid memory
1410 reference in NASM, for example \c{es:wordvar[bx]}.
1411
1412 More complicated effective addresses, such as those involving more
1413 than one register, work in exactly the same way:
1414
1415 \c         mov     eax,[ebx*2+ecx+offset]
1416 \c         mov     ax,[bp+di+8]
1417
1418 NASM is capable of doing \i{algebra} on these effective addresses,
1419 so that things which don't necessarily \e{look} legal are perfectly
1420 all right:
1421
1422 \c     mov     eax,[ebx*5]             ; assembles as [ebx*4+ebx]
1423 \c     mov     eax,[label1*2-label2]   ; ie [label1+(label1-label2)]
1424
1425 Some forms of effective address have more than one assembled form;
1426 in most such cases NASM will generate the smallest form it can. For
1427 example, there are distinct assembled forms for the 32-bit effective
1428 addresses \c{[eax*2+0]} and \c{[eax+eax]}, and NASM will generally
1429 generate the latter on the grounds that the former requires four
1430 bytes to store a zero offset.
1431
1432 NASM has a hinting mechanism which will cause \c{[eax+ebx]} and
1433 \c{[ebx+eax]} to generate different opcodes; this is occasionally
1434 useful because \c{[esi+ebp]} and \c{[ebp+esi]} have different
1435 default segment registers.
1436
1437 However, you can force NASM to generate an effective address in a
1438 particular form by the use of the keywords \c{BYTE}, \c{WORD},
1439 \c{DWORD} and \c{NOSPLIT}. If you need \c{[eax+3]} to be assembled
1440 using a double-word offset field instead of the one byte NASM will
1441 normally generate, you can code \c{[dword eax+3]}. Similarly, you
1442 can force NASM to use a byte offset for a small value which it
1443 hasn't seen on the first pass (see \k{crit} for an example of such a
1444 code fragment) by using \c{[byte eax+offset]}. As special cases,
1445 \c{[byte eax]} will code \c{[eax+0]} with a byte offset of zero, and
1446 \c{[dword eax]} will code it with a double-word offset of zero. The
1447 normal form, \c{[eax]}, will be coded with no offset field.
1448
1449 The form described in the previous paragraph is also useful if you
1450 are trying to access data in a 32-bit segment from within 16 bit code.
1451 For more information on this see the section on mixed-size addressing
1452 (\k{mixaddr}). In particular, if you need to access data with a known
1453 offset that is larger than will fit in a 16-bit value, if you don't
1454 specify that it is a dword offset, nasm will cause the high word of
1455 the offset to be lost.
1456
1457 Similarly, NASM will split \c{[eax*2]} into \c{[eax+eax]} because
1458 that allows the offset field to be absent and space to be saved; in
1459 fact, it will also split \c{[eax*2+offset]} into
1460 \c{[eax+eax+offset]}. You can combat this behaviour by the use of
1461 the \c{NOSPLIT} keyword: \c{[nosplit eax*2]} will force
1462 \c{[eax*2+0]} to be generated literally. \c{[nosplit eax*1]} also has the
1463 same effect. In another way, a split EA form \c{[0, eax*2]} can be used, too.
1464 However, \c{NOSPLIT} in \c{[nosplit eax+eax]} will be ignored because user's
1465 intention here is considered as \c{[eax+eax]}.
1466
1467 In 64-bit mode, NASM will by default generate absolute addresses.  The
1468 \i\c{REL} keyword makes it produce \c{RIP}-relative addresses. Since
1469 this is frequently the normally desired behaviour, see the \c{DEFAULT}
1470 directive (\k{default}). The keyword \i\c{ABS} overrides \i\c{REL}.
1471
1472 A new form of split effective addres syntax is also supported. This is
1473 mainly intended for mib operands as used by MPX instructions, but can
1474 be used for any memory reference. The basic concept of this form is
1475 splitting base and index.
1476
1477 \c      mov eax,[ebx+8,ecx*4]   ; ebx=base, ecx=index, 4=scale, 8=disp
1478
1479 For mib operands, there are several ways of writing effective address depending
1480 on the tools. NASM supports all currently possible ways of mib syntax:
1481
1482 \c      ; bndstx
1483 \c      ; next 5 lines are parsed same
1484 \c      ; base=rax, index=rbx, scale=1, displacement=3
1485 \c      bndstx [rax+0x3,rbx], bnd0      ; NASM - split EA
1486 \c      bndstx [rbx*1+rax+0x3], bnd0    ; GAS - '*1' indecates an index reg
1487 \c      bndstx [rax+rbx+3], bnd0        ; GAS - without hints
1488 \c      bndstx [rax+0x3], bnd0, rbx     ; ICC-1
1489 \c      bndstx [rax+0x3], rbx, bnd0     ; ICC-2
1490
1491 When broadcasting decorator is used, the opsize keyword should match
1492 the size of each element.
1493
1494 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, dword [rbx]{1to16}   ; single-precision float
1495 \c      VDIVPS zmm4, zmm5, zword [rbx]          ; packed 512 bit memory
1496
1497
1498 \H{const} \i{Constants}
1499
1500 NASM understands four different types of constant: numeric,
1501 character, string and floating-point.
1502
1503
1504 \S{numconst} \i{Numeric Constants}
1505
1506 A numeric constant is simply a number. NASM allows you to specify
1507 numbers in a variety of number bases, in a variety of ways: you can
1508 suffix \c{H} or \c{X}, \c{D} or \c{T}, \c{Q} or \c{O}, and \c{B} or
1509 \c{Y} for \i{hexadecimal}, \i{decimal}, \i{octal} and \i{binary}
1510 respectively, or you can prefix \c{0x}, for hexadecimal in the style
1511 of C, or you can prefix \c{$} for hexadecimal in the style of Borland
1512 Pascal or Motorola Assemblers. Note, though, that the \I{$,
1513 prefix}\c{$} prefix does double duty as a prefix on identifiers (see
1514 \k{syntax}), so a hex number prefixed with a \c{$} sign must have a
1515 digit after the \c{$} rather than a letter.  In addition, current
1516 versions of NASM accept the prefix \c{0h} for hexadecimal, \c{0d} or
1517 \c{0t} for decimal, \c{0o} or \c{0q} for octal, and \c{0b} or \c{0y}
1518 for binary.  Please note that unlike C, a \c{0} prefix by itself does
1519 \e{not} imply an octal constant!
1520
1521 Numeric constants can have underscores (\c{_}) interspersed to break
1522 up long strings.
1523
1524 Some examples (all producing exactly the same code):
1525
1526 \c         mov     ax,200          ; decimal
1527 \c         mov     ax,0200         ; still decimal
1528 \c         mov     ax,0200d        ; explicitly decimal
1529 \c         mov     ax,0d200        ; also decimal
1530 \c         mov     ax,0c8h         ; hex
1531 \c         mov     ax,$0c8         ; hex again: the 0 is required
1532 \c         mov     ax,0xc8         ; hex yet again
1533 \c         mov     ax,0hc8         ; still hex
1534 \c         mov     ax,310q         ; octal
1535 \c         mov     ax,310o         ; octal again
1536 \c         mov     ax,0o310        ; octal yet again
1537 \c         mov     ax,0q310        ; octal yet again
1538 \c         mov     ax,11001000b    ; binary
1539 \c         mov     ax,1100_1000b   ; same binary constant
1540 \c         mov     ax,1100_1000y   ; same binary constant once more
1541 \c         mov     ax,0b1100_1000  ; same binary constant yet again
1542 \c         mov     ax,0y1100_1000  ; same binary constant yet again
1543
1544 \S{strings} \I{Strings}\i{Character Strings}
1545
1546 A character string consists of up to eight characters enclosed in
1547 either single quotes (\c{'...'}), double quotes (\c{"..."}) or
1548 backquotes (\c{`...`}).  Single or double quotes are equivalent to
1549 NASM (except of course that surrounding the constant with single
1550 quotes allows double quotes to appear within it and vice versa); the
1551 contents of those are represented verbatim.  Strings enclosed in
1552 backquotes support C-style \c{\\}-escapes for special characters.
1553
1554
1555 The following \i{escape sequences} are recognized by backquoted strings:
1556
1557 \c       \'          single quote (')
1558 \c       \"          double quote (")
1559 \c       \`          backquote (`)
1560 \c       \\\          backslash (\)
1561 \c       \?          question mark (?)
1562 \c       \a          BEL (ASCII 7)
1563 \c       \b          BS  (ASCII 8)
1564 \c       \t          TAB (ASCII 9)
1565 \c       \n          LF  (ASCII 10)
1566 \c       \v          VT  (ASCII 11)
1567 \c       \f          FF  (ASCII 12)
1568 \c       \r          CR  (ASCII 13)
1569 \c       \e          ESC (ASCII 27)
1570 \c       \377        Up to 3 octal digits - literal byte
1571 \c       \xFF        Up to 2 hexadecimal digits - literal byte
1572 \c       \u1234      4 hexadecimal digits - Unicode character
1573 \c       \U12345678  8 hexadecimal digits - Unicode character
1574
1575 All other escape sequences are reserved.  Note that \c{\\0}, meaning a
1576 \c{NUL} character (ASCII 0), is a special case of the octal escape
1577 sequence.
1578
1579 \i{Unicode} characters specified with \c{\\u} or \c{\\U} are converted to
1580 \i{UTF-8}.  For example, the following lines are all equivalent:
1581
1582 \c       db `\u263a`            ; UTF-8 smiley face
1583 \c       db `\xe2\x98\xba`      ; UTF-8 smiley face
1584 \c       db 0E2h, 098h, 0BAh    ; UTF-8 smiley face
1585
1586
1587 \S{chrconst} \i{Character Constants}
1588
1589 A character constant consists of a string up to eight bytes long, used
1590 in an expression context.  It is treated as if it was an integer.
1591
1592 A character constant with more than one byte will be arranged
1593 with \i{little-endian} order in mind: if you code
1594
1595 \c           mov eax,'abcd'
1596
1597 then the constant generated is not \c{0x61626364}, but
1598 \c{0x64636261}, so that if you were then to store the value into
1599 memory, it would read \c{abcd} rather than \c{dcba}. This is also
1600 the sense of character constants understood by the Pentium's
1601 \i\c{CPUID} instruction.
1602
1603
1604 \S{strconst} \i{String Constants}
1605
1606 String constants are character strings used in the context of some
1607 pseudo-instructions, namely the
1608 \I\c{DW}\I\c{DD}\I\c{DQ}\I\c{DT}\I\c{DO}\I\c{DY}\i\c{DB} family and
1609 \i\c{INCBIN} (where it represents a filename.)  They are also used in
1610 certain preprocessor directives.
1611
1612 A string constant looks like a character constant, only longer. It
1613 is treated as a concatenation of maximum-size character constants
1614 for the conditions. So the following are equivalent:
1615
1616 \c       db    'hello'               ; string constant
1617 \c       db    'h','e','l','l','o'   ; equivalent character constants
1618
1619 And the following are also equivalent:
1620
1621 \c       dd    'ninechars'           ; doubleword string constant
1622 \c       dd    'nine','char','s'     ; becomes three doublewords
1623 \c       db    'ninechars',0,0,0     ; and really looks like this
1624
1625 Note that when used in a string-supporting context, quoted strings are
1626 treated as a string constants even if they are short enough to be a
1627 character constant, because otherwise \c{db 'ab'} would have the same
1628 effect as \c{db 'a'}, which would be silly. Similarly, three-character
1629 or four-character constants are treated as strings when they are
1630 operands to \c{DW}, and so forth.
1631
1632 \S{unicode} \I{UTF-16}\I{UTF-32}\i{Unicode} Strings
1633
1634 The special operators \i\c{__utf16__}, \i\c{__utf16le__},
1635 \i\c{__utf16be__}, \i\c{__utf32__}, \i\c{__utf32le__} and
1636 \i\c{__utf32be__} allows definition of Unicode strings.  They take a
1637 string in UTF-8 format and converts it to UTF-16 or UTF-32,
1638 respectively.  Unless the \c{be} forms are specified, the output is
1639 littleendian.
1640
1641 For example:
1642
1643 \c %define u(x) __utf16__(x)
1644 \c %define w(x) __utf32__(x)
1645 \c
1646 \c       dw u('C:\WINDOWS'), 0       ; Pathname in UTF-16
1647 \c       dd w(`A + B = \u206a`), 0   ; String in UTF-32
1648
1649 The UTF operators can be applied either to strings passed to the
1650 \c{DB} family instructions, or to character constants in an expression
1651 context.
1652
1653 \S{fltconst} \I{floating-point, constants}Floating-Point Constants
1654
1655 \i{Floating-point} constants are acceptable only as arguments to
1656 \i\c{DB}, \i\c{DW}, \i\c{DD}, \i\c{DQ}, \i\c{DT}, and \i\c{DO}, or as
1657 arguments to the special operators \i\c{__float8__},
1658 \i\c{__float16__}, \i\c{__float32__}, \i\c{__float64__},
1659 \i\c{__float80m__}, \i\c{__float80e__}, \i\c{__float128l__}, and
1660 \i\c{__float128h__}.
1661
1662 Floating-point constants are expressed in the traditional form:
1663 digits, then a period, then optionally more digits, then optionally an
1664 \c{E} followed by an exponent. The period is mandatory, so that NASM
1665 can distinguish between \c{dd 1}, which declares an integer constant,
1666 and \c{dd 1.0} which declares a floating-point constant.
1667
1668 NASM also support C99-style hexadecimal floating-point: \c{0x},
1669 hexadecimal digits, period, optionally more hexadeximal digits, then
1670 optionally a \c{P} followed by a \e{binary} (not hexadecimal) exponent
1671 in decimal notation.  As an extension, NASM additionally supports the
1672 \c{0h} and \c{$} prefixes for hexadecimal, as well binary and octal
1673 floating-point, using the \c{0b} or \c{0y} and \c{0o} or \c{0q}
1674 prefixes, respectively.
1675
1676 Underscores to break up groups of digits are permitted in
1677 floating-point constants as well.
1678
1679 Some examples:
1680
1681 \c       db    -0.2                    ; "Quarter precision"
1682 \c       dw    -0.5                    ; IEEE 754r/SSE5 half precision
1683 \c       dd    1.2                     ; an easy one
1684 \c       dd    1.222_222_222           ; underscores are permitted
1685 \c       dd    0x1p+2                  ; 1.0x2^2 = 4.0
1686 \c       dq    0x1p+32                 ; 1.0x2^32 = 4 294 967 296.0
1687 \c       dq    1.e10                   ; 10 000 000 000.0
1688 \c       dq    1.e+10                  ; synonymous with 1.e10
1689 \c       dq    1.e-10                  ; 0.000 000 000 1
1690 \c       dt    3.141592653589793238462 ; pi
1691 \c       do    1.e+4000                ; IEEE 754r quad precision
1692
1693 The 8-bit "quarter-precision" floating-point format is
1694 sign:exponent:mantissa = 1:4:3 with an exponent bias of 7.  This
1695 appears to be the most frequently used 8-bit floating-point format,
1696 although it is not covered by any formal standard.  This is sometimes
1697 called a "\i{minifloat}."
1698
1699 The special operators are used to produce floating-point numbers in
1700 other contexts.  They produce the binary representation of a specific
1701 floating-point number as an integer, and can use anywhere integer
1702 constants are used in an expression.  \c{__float80m__} and
1703 \c{__float80e__} produce the 64-bit mantissa and 16-bit exponent of an
1704 80-bit floating-point number, and \c{__float128l__} and
1705 \c{__float128h__} produce the lower and upper 64-bit halves of a 128-bit
1706 floating-point number, respectively.
1707
1708 For example:
1709
1710 \c       mov    rax,__float64__(3.141592653589793238462)
1711
1712 ... would assign the binary representation of pi as a 64-bit floating
1713 point number into \c{RAX}.  This is exactly equivalent to:
1714
1715 \c       mov    rax,0x400921fb54442d18
1716
1717 NASM cannot do compile-time arithmetic on floating-point constants.
1718 This is because NASM is designed to be portable - although it always
1719 generates code to run on x86 processors, the assembler itself can
1720 run on any system with an ANSI C compiler. Therefore, the assembler
1721 cannot guarantee the presence of a floating-point unit capable of
1722 handling the \i{Intel number formats}, and so for NASM to be able to
1723 do floating arithmetic it would have to include its own complete set
1724 of floating-point routines, which would significantly increase the
1725 size of the assembler for very little benefit.
1726
1727 The special tokens \i\c{__Infinity__}, \i\c{__QNaN__} (or
1728 \i\c{__NaN__}) and \i\c{__SNaN__} can be used to generate
1729 \I{infinity}infinities, quiet \i{NaN}s, and signalling NaNs,
1730 respectively.  These are normally used as macros:
1731
1732 \c %define Inf __Infinity__
1733 \c %define NaN __QNaN__
1734 \c
1735 \c       dq    +1.5, -Inf, NaN         ; Double-precision constants
1736
1737 The \c{%use fp} standard macro package contains a set of convenience
1738 macros.  See \k{pkg_fp}.
1739
1740 \S{bcdconst} \I{floating-point, packed BCD constants}Packed BCD Constants
1741
1742 x87-style packed BCD constants can be used in the same contexts as
1743 80-bit floating-point numbers.  They are suffixed with \c{p} or
1744 prefixed with \c{0p}, and can include up to 18 decimal digits.
1745
1746 As with other numeric constants, underscores can be used to separate
1747 digits.
1748
1749 For example:
1750
1751 \c       dt 12_345_678_901_245_678p
1752 \c       dt -12_345_678_901_245_678p
1753 \c       dt +0p33
1754 \c       dt 33p
1755
1756
1757 \H{expr} \i{Expressions}
1758
1759 Expressions in NASM are similar in syntax to those in C.  Expressions
1760 are evaluated as 64-bit integers which are then adjusted to the
1761 appropriate size.
1762
1763 NASM supports two special tokens in expressions, allowing
1764 calculations to involve the current assembly position: the
1765 \I{$, here}\c{$} and \i\c{$$} tokens. \c{$} evaluates to the assembly
1766 position at the beginning of the line containing the expression; so
1767 you can code an \i{infinite loop} using \c{JMP $}. \c{$$} evaluates
1768 to the beginning of the current section; so you can tell how far
1769 into the section you are by using \c{($-$$)}.
1770
1771 The arithmetic \i{operators} provided by NASM are listed here, in
1772 increasing order of \i{precedence}.
1773
1774
1775 \S{expor} \i\c{|}: \i{Bitwise OR} Operator
1776
1777 The \c{|} operator gives a bitwise OR, exactly as performed by the
1778 \c{OR} machine instruction. Bitwise OR is the lowest-priority
1779 arithmetic operator supported by NASM.
1780
1781
1782 \S{expxor} \i\c{^}: \i{Bitwise XOR} Operator
1783
1784 \c{^} provides the bitwise XOR operation.
1785
1786
1787 \S{expand} \i\c{&}: \i{Bitwise AND} Operator
1788
1789 \c{&} provides the bitwise AND operation.
1790
1791
1792 \S{expshift} \i\c{<<} and \i\c{>>}: \i{Bit Shift} Operators
1793
1794 \c{<<} gives a bit-shift to the left, just as it does in C. So \c{5<<3}
1795 evaluates to 5 times 8, or 40. \c{>>} gives a bit-shift to the
1796 right; in NASM, such a shift is \e{always} unsigned, so that
1797 the bits shifted in from the left-hand end are filled with zero
1798 rather than a sign-extension of the previous highest bit.
1799
1800
1801 \S{expplmi} \I{+ opaddition}\c{+} and \I{- opsubtraction}\c{-}:
1802 \i{Addition} and \i{Subtraction} Operators
1803
1804 The \c{+} and \c{-} operators do perfectly ordinary addition and
1805 subtraction.
1806
1807
1808 \S{expmul} \i\c{*}, \i\c{/}, \i\c{//}, \i\c{%} and \i\c{%%}:
1809 \i{Multiplication} and \i{Division}
1810
1811 \c{*} is the multiplication operator. \c{/} and \c{//} are both
1812 division operators: \c{/} is \i{unsigned division} and \c{//} is
1813 \i{signed division}. Similarly, \c{%} and \c{%%} provide \I{unsigned
1814 modulo}\I{modulo operators}unsigned and
1815 \i{signed modulo} operators respectively.
1816
1817 NASM, like ANSI C, provides no guarantees about the sensible
1818 operation of the signed modulo operator.
1819
1820 Since the \c{%} character is used extensively by the macro
1821 \i{preprocessor}, you should ensure that both the signed and unsigned
1822 modulo operators are followed by white space wherever they appear.
1823
1824
1825 \S{expmul} \i{Unary Operators}
1826
1827 The highest-priority operators in NASM's expression grammar are those
1828 which only apply to one argument.  These are \I{+ opunary}\c{+}, \I{-
1829 opunary}\c{-}, \i\c{~}, \I{! opunary}\c{!}, \i\c{SEG}, and the
1830 \i{integer functions} operators.
1831
1832 \c{-} negates its operand, \c{+} does nothing (it's provided for
1833 symmetry with \c{-}), \c{~} computes the \i{one's complement} of its
1834 operand, \c{!} is the \i{logical negation} operator.
1835
1836 \c{SEG} provides the \i{segment address}
1837 of its operand (explained in more detail in \k{segwrt}).
1838
1839 A set of additional operators with leading and trailing double
1840 underscores are used to implement the integer functions of the
1841 \c{ifunc} macro package, see \k{pkg_ifunc}.
1842
1843
1844 \H{segwrt} \i\c{SEG} and \i\c{WRT}
1845
1846 When writing large 16-bit programs, which must be split into
1847 multiple \i{segments}, it is often necessary to be able to refer to
1848 the \I{segment address}segment part of the address of a symbol. NASM
1849 supports the \c{SEG} operator to perform this function.
1850
1851 The \c{SEG} operator returns the \i\e{preferred} segment base of a
1852 symbol, defined as the segment base relative to which the offset of
1853 the symbol makes sense. So the code
1854
1855 \c         mov     ax,seg symbol
1856 \c         mov     es,ax
1857 \c         mov     bx,symbol
1858
1859 will load \c{ES:BX} with a valid pointer to the symbol \c{symbol}.
1860
1861 Things can be more complex than this: since 16-bit segments and
1862 \i{groups} may \I{overlapping segments}overlap, you might occasionally
1863 want to refer to some symbol using a different segment base from the
1864 preferred one. NASM lets you do this, by the use of the \c{WRT}
1865 (With Reference To) keyword. So you can do things like
1866
1867 \c         mov     ax,weird_seg        ; weird_seg is a segment base
1868 \c         mov     es,ax
1869 \c         mov     bx,symbol wrt weird_seg
1870
1871 to load \c{ES:BX} with a different, but functionally equivalent,
1872 pointer to the symbol \c{symbol}.
1873
1874 NASM supports far (inter-segment) calls and jumps by means of the
1875 syntax \c{call segment:offset}, where \c{segment} and \c{offset}
1876 both represent immediate values. So to call a far procedure, you
1877 could code either of
1878
1879 \c         call    (seg procedure):procedure
1880 \c         call    weird_seg:(procedure wrt weird_seg)
1881
1882 (The parentheses are included for clarity, to show the intended
1883 parsing of the above instructions. They are not necessary in
1884 practice.)
1885
1886 NASM supports the syntax \I\c{CALL FAR}\c{call far procedure} as a
1887 synonym for the first of the above usages. \c{JMP} works identically
1888 to \c{CALL} in these examples.
1889
1890 To declare a \i{far pointer} to a data item in a data segment, you
1891 must code
1892
1893 \c         dw      symbol, seg symbol
1894
1895 NASM supports no convenient synonym for this, though you can always
1896 invent one using the macro processor.
1897
1898
1899 \H{strict} \i\c{STRICT}: Inhibiting Optimization
1900
1901 When assembling with the optimizer set to level 2 or higher (see
1902 \k{opt-O}), NASM will use size specifiers (\c{BYTE}, \c{WORD},
1903 \c{DWORD}, \c{QWORD}, \c{TWORD}, \c{OWORD}, \c{YWORD} or \c{ZWORD}),
1904 but will give them the smallest possible size. The keyword \c{STRICT}
1905 can be used to inhibit optimization and force a particular operand to
1906 be emitted in the specified size. For example, with the optimizer on,
1907 and in \c{BITS 16} mode,
1908
1909 \c         push dword 33
1910
1911 is encoded in three bytes \c{66 6A 21}, whereas
1912
1913 \c         push strict dword 33
1914
1915 is encoded in six bytes, with a full dword immediate operand \c{66 68
1916 21 00 00 00}.
1917
1918 With the optimizer off, the same code (six bytes) is generated whether
1919 the \c{STRICT} keyword was used or not.
1920
1921
1922 \H{crit} \i{Critical Expressions}
1923
1924 Although NASM has an optional multi-pass optimizer, there are some
1925 expressions which must be resolvable on the first pass. These are
1926 called \e{Critical Expressions}.
1927
1928 The first pass is used to determine the size of all the assembled
1929 code and data, so that the second pass, when generating all the
1930 code, knows all the symbol addresses the code refers to. So one
1931 thing NASM can't handle is code whose size depends on the value of a
1932 symbol declared after the code in question. For example,
1933
1934 \c         times (label-$) db 0
1935 \c label:  db      'Where am I?'
1936
1937 The argument to \i\c{TIMES} in this case could equally legally
1938 evaluate to anything at all; NASM will reject this example because
1939 it cannot tell the size of the \c{TIMES} line when it first sees it.
1940 It will just as firmly reject the slightly \I{paradox}paradoxical
1941 code
1942
1943 \c         times (label-$+1) db 0
1944 \c label:  db      'NOW where am I?'
1945
1946 in which \e{any} value for the \c{TIMES} argument is by definition
1947 wrong!
1948
1949 NASM rejects these examples by means of a concept called a
1950 \e{critical expression}, which is defined to be an expression whose
1951 value is required to be computable in the first pass, and which must
1952 therefore depend only on symbols defined before it. The argument to
1953 the \c{TIMES} prefix is a critical expression.
1954
1955 \H{locallab} \i{Local Labels}
1956
1957 NASM gives special treatment to symbols beginning with a \i{period}.
1958 A label beginning with a single period is treated as a \e{local}
1959 label, which means that it is associated with the previous non-local
1960 label. So, for example:
1961
1962 \c label1  ; some code
1963 \c
1964 \c .loop
1965 \c         ; some more code
1966 \c
1967 \c         jne     .loop
1968 \c         ret
1969 \c
1970 \c label2  ; some code
1971 \c
1972 \c .loop
1973 \c         ; some more code
1974 \c
1975 \c         jne     .loop
1976 \c         ret
1977
1978 In the above code fragment, each \c{JNE} instruction jumps to the
1979 line immediately before it, because the two definitions of \c{.loop}
1980 are kept separate by virtue of each being associated with the
1981 previous non-local label.
1982
1983 This form of local label handling is borrowed from the old Amiga
1984 assembler \i{DevPac}; however, NASM goes one step further, in
1985 allowing access to local labels from other parts of the code. This
1986 is achieved by means of \e{defining} a local label in terms of the
1987 previous non-local label: the first definition of \c{.loop} above is
1988 really defining a symbol called \c{label1.loop}, and the second
1989 defines a symbol called \c{label2.loop}. So, if you really needed
1990 to, you could write
1991
1992 \c label3  ; some more code
1993 \c         ; and some more
1994 \c
1995 \c         jmp label1.loop
1996
1997 Sometimes it is useful - in a macro, for instance - to be able to
1998 define a label which can be referenced from anywhere but which
1999 doesn't interfere with the normal local-label mechanism. Such a
2000 label can't be non-local because it would interfere with subsequent
2001 definitions of, and references to, local labels; and it can't be
2002 local because the macro that defined it wouldn't know the label's
2003 full name. NASM therefore introduces a third type of label, which is
2004 probably only useful in macro definitions: if a label begins with
2005 the \I{label prefix}special prefix \i\c{..@}, then it does nothing
2006 to the local label mechanism. So you could code
2007
2008 \c label1:                         ; a non-local label
2009 \c .local:                         ; this is really label1.local
2010 \c ..@foo:                         ; this is a special symbol
2011 \c label2:                         ; another non-local label
2012 \c .local:                         ; this is really label2.local
2013 \c
2014 \c         jmp     ..@foo          ; this will jump three lines up
2015
2016 NASM has the capacity to define other special symbols beginning with
2017 a double period: for example, \c{..start} is used to specify the
2018 entry point in the \c{obj} output format (see \k{dotdotstart}),
2019 \c{..imagebase} is used to find out the offset from a base address
2020 of the current image in the \c{win64} output format (see \k{win64pic}).
2021 So just keep in mind that symbols beginning with a double period are
2022 special.
2023
2024
2025 \C{preproc} The NASM \i{Preprocessor}
2026
2027 NASM contains a powerful \i{macro processor}, which supports
2028 conditional assembly, multi-level file inclusion, two forms of macro
2029 (single-line and multi-line), and a `context stack' mechanism for
2030 extra macro power. Preprocessor directives all begin with a \c{%}
2031 sign.
2032
2033 The preprocessor collapses all lines which end with a backslash (\\)
2034 character into a single line.  Thus:
2035
2036 \c %define THIS_VERY_LONG_MACRO_NAME_IS_DEFINED_TO \\
2037 \c         THIS_VALUE
2038
2039 will work like a single-line macro without the backslash-newline
2040 sequence.
2041
2042 \H{slmacro} \i{Single-Line Macros}
2043
2044 \S{define} The Normal Way: \I\c{%idefine}\i\c{%define}
2045
2046 Single-line macros are defined using the \c{%define} preprocessor
2047 directive. The definitions work in a similar way to C; so you can do
2048 things like
2049
2050 \c %define ctrl    0x1F &
2051 \c %define param(a,b) ((a)+(a)*(b))
2052 \c
2053 \c         mov     byte [param(2,ebx)], ctrl 'D'
2054
2055 which will expand to
2056
2057 \c         mov     byte [(2)+(2)*(ebx)], 0x1F & 'D'
2058
2059 When the expansion of a single-line macro contains tokens which
2060 invoke another macro, the expansion is performed at invocation time,
2061 not at definition time. Thus the code
2062
2063 \c %define a(x)    1+b(x)
2064 \c %define b(x)    2*x
2065 \c
2066 \c         mov     ax,a(8)
2067
2068 will evaluate in the expected way to \c{mov ax,1+2*8}, even though
2069 the macro \c{b} wasn't defined at the time of definition of \c{a}.
2070
2071 Macros defined with \c{%define} are \i{case sensitive}: after
2072 \c{%define foo bar}, only \c{foo} will expand to \c{bar}: \c{Foo} or
2073 \c{FOO} will not. By using \c{%idefine} instead of \c{%define} (the
2074 `i' stands for `insensitive') you can define all the case variants
2075 of a macro at once, so that \c{%idefine foo bar} would cause
2076 \c{foo}, \c{Foo}, \c{FOO}, \c{fOO} and so on all to expand to
2077 \c{bar}.
2078
2079 There is a mechanism which detects when a macro call has occurred as
2080 a result of a previous expansion of the same macro, to guard against
2081 \i{circular references} and infinite loops. If this happens, the
2082 preprocessor will only expand the first occurrence of the macro.
2083 Hence, if you code
2084
2085 \c %define a(x)    1+a(x)
2086 \c
2087 \c         mov     ax,a(3)
2088
2089 the macro \c{a(3)} will expand once, becoming \c{1+a(3)}, and will
2090 then expand no further. This behaviour can be useful: see \k{32c}
2091 for an example of its use.
2092
2093 You can \I{overloading, single-line macros}overload single-line
2094 macros: if you write
2095
2096 \c %define foo(x)   1+x
2097 \c %define foo(x,y) 1+x*y
2098
2099 the preprocessor will be able to handle both types of macro call,
2100 by counting the parameters you pass; so \c{foo(3)} will become
2101 \c{1+3} whereas \c{foo(ebx,2)} will become \c{1+ebx*2}. However, if
2102 you define
2103
2104 \c %define foo bar
2105
2106 then no other definition of \c{foo} will be accepted: a macro with
2107 no parameters prohibits the definition of the same name as a macro
2108 \e{with} parameters, and vice versa.
2109
2110 This doesn't prevent single-line macros being \e{redefined}: you can
2111 perfectly well define a macro with
2112
2113 \c %define foo bar
2114
2115 and then re-define it later in the same source file with
2116
2117 \c %define foo baz
2118
2119 Then everywhere the macro \c{foo} is invoked, it will be expanded
2120 according to the most recent definition. This is particularly useful
2121 when defining single-line macros with \c{%assign} (see \k{assign}).
2122
2123 You can \i{pre-define} single-line macros using the `-d' option on
2124 the NASM command line: see \k{opt-d}.
2125
2126
2127 \S{xdefine} Resolving \c{%define}: \I\c{%ixdefine}\i\c{%xdefine}
2128
2129 To have a reference to an embedded single-line macro resolved at the
2130 time that the embedding macro is \e{defined}, as opposed to when the
2131 embedding macro is \e{expanded}, you need a different mechanism to the
2132 one offered by \c{%define}. The solution is to use \c{%xdefine}, or
2133 it's \I{case sensitive}case-insensitive counterpart \c{%ixdefine}.
2134
2135 Suppose you have the following code:
2136
2137 \c %define  isTrue  1
2138 \c %define  isFalse isTrue
2139 \c %define  isTrue  0
2140 \c
2141 \c val1:    db      isFalse
2142 \c
2143 \c %define  isTrue  1
2144 \c
2145 \c val2:    db      isFalse
2146
2147 In this case, \c{val1} is equal to 0, and \c{val2} is equal to 1.
2148 This is because, when a single-line macro is defined using
2149 \c{%define}, it is expanded only when it is called. As \c{isFalse}
2150 expands to \c{isTrue}, the expansion will be the current value of
2151 \c{isTrue}. The first time it is called that is 0, and the second
2152 time it is 1.
2153
2154 If you wanted \c{isFalse} to expand to the value assigned to the
2155 embedded macro \c{isTrue} at the time that \c{isFalse} was defined,
2156 you need to change the above code to use \c{%xdefine}.
2157
2158 \c %xdefine isTrue  1
2159 \c %xdefine isFalse isTrue
2160 \c %xdefine isTrue  0
2161 \c
2162 \c val1:    db      isFalse
2163 \c
2164 \c %xdefine isTrue  1
2165 \c
2166 \c val2:    db      isFalse
2167
2168 Now, each time that \c{isFalse} is called, it expands to 1,
2169 as that is what the embedded macro \c{isTrue} expanded to at
2170 the time that \c{isFalse} was defined.
2171
2172
2173 \S{indmacro} \i{Macro Indirection}: \I\c{%[}\c{%[...]}
2174
2175 The \c{%[...]} construct can be used to expand macros in contexts
2176 where macro expansion would otherwise not occur, including in the
2177 names other macros.  For example, if you have a set of macros named
2178 \c{Foo16}, \c{Foo32} and \c{Foo64}, you could write:
2179
2180 \c      mov ax,Foo%[__BITS__]   ; The Foo value
2181
2182 to use the builtin macro \c{__BITS__} (see \k{bitsm}) to automatically
2183 select between them.  Similarly, the two statements:
2184
2185 \c %xdefine Bar         Quux    ; Expands due to %xdefine
2186 \c %define  Bar         %[Quux] ; Expands due to %[...]
2187
2188 have, in fact, exactly the same effect.
2189
2190 \c{%[...]} concatenates to adjacent tokens in the same way that
2191 multi-line macro parameters do, see \k{concat} for details.
2192
2193
2194 \S{concat%+} Concatenating Single Line Macro Tokens: \i\c{%+}
2195
2196 Individual tokens in single line macros can be concatenated, to produce
2197 longer tokens for later processing. This can be useful if there are
2198 several similar macros that perform similar functions.
2199
2200 Please note that a space is required after \c{%+}, in order to
2201 disambiguate it from the syntax \c{%+1} used in multiline macros.
2202
2203 As an example, consider the following:
2204
2205 \c %define BDASTART 400h                ; Start of BIOS data area
2206
2207 \c struc   tBIOSDA                      ; its structure
2208 \c         .COM1addr       RESW    1
2209 \c         .COM2addr       RESW    1
2210 \c         ; ..and so on
2211 \c endstruc
2212
2213 Now, if we need to access the elements of tBIOSDA in different places,
2214 we can end up with:
2215
2216 \c         mov     ax,BDASTART + tBIOSDA.COM1addr
2217 \c         mov     bx,BDASTART + tBIOSDA.COM2addr
2218
2219 This will become pretty ugly (and tedious) if used in many places, and
2220 can be reduced in size significantly by using the following macro:
2221
2222 \c ; Macro to access BIOS variables by their names (from tBDA):
2223
2224 \c %define BDA(x)  BDASTART + tBIOSDA. %+ x
2225
2226 Now the above code can be written as:
2227
2228 \c         mov     ax,BDA(COM1addr)
2229 \c         mov     bx,BDA(COM2addr)
2230
2231 Using this feature, we can simplify references to a lot of macros (and,
2232 in turn, reduce typing errors).
2233
2234
2235 \S{selfref%?} The Macro Name Itself: \i\c{%?} and \i\c{%??}
2236
2237 The special symbols \c{%?} and \c{%??} can be used to reference the
2238 macro name itself inside a macro expansion, this is supported for both
2239 single-and multi-line macros.  \c{%?} refers to the macro name as
2240 \e{invoked}, whereas \c{%??} refers to the macro name as
2241 \e{declared}.  The two are always the same for case-sensitive
2242 macros, but for case-insensitive macros, they can differ.
2243
2244 For example:
2245
2246 \c %idefine Foo mov %?,%??
2247 \c
2248 \c         foo
2249 \c         FOO
2250
2251 will expand to:
2252
2253 \c         mov foo,Foo
2254 \c         mov FOO,Foo
2255
2256 The sequence:
2257
2258 \c %idefine keyword $%?
2259
2260 can be used to make a keyword "disappear", for example in case a new
2261 instruction has been used as a label in older code.  For example:
2262
2263 \c %idefine pause $%?                  ; Hide the PAUSE instruction
2264
2265
2266 \S{undef} Undefining Single-Line Macros: \i\c{%undef}
2267
2268 Single-line macros can be removed with the \c{%undef} directive.  For
2269 example, the following sequence:
2270
2271 \c %define foo bar
2272 \c %undef  foo
2273 \c
2274 \c         mov     eax, foo
2275
2276 will expand to the instruction \c{mov eax, foo}, since after
2277 \c{%undef} the macro \c{foo} is no longer defined.
2278
2279 Macros that would otherwise be pre-defined can be undefined on the
2280 command-line using the `-u' option on the NASM command line: see
2281 \k{opt-u}.
2282
2283
2284 \S{assign} \i{Preprocessor Variables}: \i\c{%assign}
2285
2286 An alternative way to define single-line macros is by means of the
2287 \c{%assign} command (and its \I{case sensitive}case-insensitive
2288 counterpart \i\c{%iassign}, which differs from \c{%assign} in
2289 exactly the same way that \c{%idefine} differs from \c{%define}).
2290
2291 \c{%assign} is used to define single-line macros which take no
2292 parameters and have a numeric value. This value can be specified in
2293 the form of an expression, and it will be evaluated once, when the
2294 \c{%assign} directive is processed.
2295
2296 Like \c{%define}, macros defined using \c{%assign} can be re-defined
2297 later, so you can do things like
2298
2299 \c %assign i i+1
2300
2301 to increment the numeric value of a macro.
2302
2303 \c{%assign} is useful for controlling the termination of \c{%rep}
2304 preprocessor loops: see \k{rep} for an example of this. Another
2305 use for \c{%assign} is given in \k{16c} and \k{32c}.
2306
2307 The expression passed to \c{%assign} is a \i{critical expression}
2308 (see \k{crit}), and must also evaluate to a pure number (rather than
2309 a relocatable reference such as a code or data address, or anything
2310 involving a register).
2311
2312
2313 \S{defstr} Defining Strings: \I\c{%idefstr}\i\c{%defstr}
2314
2315 \c{%defstr}, and its case-insensitive counterpart \c{%idefstr}, define
2316 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2317 entire right-hand side, after macro expansion, to a quoted string
2318 before definition.
2319
2320 For example:
2321
2322 \c %defstr test TEST
2323
2324 is equivalent to
2325
2326 \c %define test 'TEST'
2327
2328 This can be used, for example, with the \c{%!} construct (see
2329 \k{getenv}):
2330
2331 \c %defstr PATH %!PATH          ; The operating system PATH variable
2332
2333
2334 \S{deftok} Defining Tokens: \I\c{%ideftok}\i\c{%deftok}
2335
2336 \c{%deftok}, and its case-insensitive counterpart \c{%ideftok}, define
2337 or redefine a single-line macro without parameters but converts the
2338 second parameter, after string conversion, to a sequence of tokens.
2339
2340 For example:
2341
2342 \c %deftok test 'TEST'
2343
2344 is equivalent to
2345
2346 \c %define test TEST
2347
2348
2349 \H{strlen} \i{String Manipulation in Macros}
2350
2351 It's often useful to be able to handle strings in macros. NASM
2352 supports a few simple string handling macro operators from which
2353 more complex operations can be constructed.
2354
2355 All the string operators define or redefine a value (either a string
2356 or a numeric value) to a single-line macro.  When producing a string
2357 value, it may change the style of quoting of the input string or
2358 strings, and possibly use \c{\\}-escapes inside \c{`}-quoted strings.
2359
2360 \S{strcat} \i{Concatenating Strings}: \i\c{%strcat}
2361
2362 The \c{%strcat} operator concatenates quoted strings and assign them to
2363 a single-line macro.
2364
2365 For example:
2366
2367 \c %strcat alpha "Alpha: ", '12" screen'
2368
2369 ... would assign the value \c{'Alpha: 12" screen'} to \c{alpha}.
2370 Similarly:
2371
2372 \c %strcat beta '"foo"\', "'bar'"
2373
2374 ... would assign the value \c{`"foo"\\\\'bar'`} to \c{beta}.
2375
2376 The use of commas to separate strings is permitted but optional.
2377
2378
2379 \S{strlen} \i{String Length}: \i\c{%strlen}
2380
2381 The \c{%strlen} operator assigns the length of a string to a macro.
2382 For example:
2383
2384 \c %strlen charcnt 'my string'
2385
2386 In this example, \c{charcnt} would receive the value 9, just as
2387 if an \c{%assign} had been used. In this example, \c{'my string'}
2388 was a literal string but it could also have been a single-line
2389 macro that expands to a string, as in the following example:
2390
2391 \c %define sometext 'my string'
2392 \c %strlen charcnt sometext
2393
2394 As in the first case, this would result in \c{charcnt} being
2395 assigned the value of 9.
2396
2397
2398 \S{substr} \i{Extracting Substrings}: \i\c{%substr}
2399
2400 Individual letters or substrings in strings can be extracted using the
2401 \c{%substr} operator.  An example of its use is probably more useful
2402 than the description:
2403
2404 \c %substr mychar 'xyzw' 1       ; equivalent to %define mychar 'x'
2405 \c %substr mychar 'xyzw' 2       ; equivalent to %define mychar 'y'
2406 \c %substr mychar 'xyzw' 3       ; equivalent to %define mychar 'z'
2407 \c %substr mychar 'xyzw' 2,2     ; equivalent to %define mychar 'yz'
2408 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-1    ; equivalent to %define mychar 'yzw'
2409 \c %substr mychar 'xyzw' 2,-2    ; equivalent to %define mychar 'yz'
2410
2411 As with \c{%strlen} (see \k{strlen}), the first parameter is the
2412 single-line macro to be created and the second is the string. The
2413 third parameter specifies the first character to be selected, and the
2414 optional fourth parameter preceeded by comma) is the length.  Note
2415 that the first index is 1, not 0 and the last index is equal to the
2416 value that \c{%strlen} would assign given the same string. Index
2417 values out of range result in an empty string.  A negative length
2418 means "until N-1 characters before the end of string", i.e. \c{-1}
2419 means until end of string, \c{-2} until one character before, etc.
2420
2421
2422 \H{mlmacro} \i{Multi-Line Macros}: \I\c{%imacro}\i\c{%macro}
2423
2424 Multi-line macros are much more like the type of macro seen in MASM
2425 and TASM: a multi-line macro definition in NASM looks something like
2426 this.
2427
2428 \c %macro  prologue 1
2429 \c
2430 \c         push    ebp
2431 \c         mov     ebp,esp
2432 \c         sub     esp,%1
2433 \c
2434 \c %endmacro
2435
2436 This defines a C-like function prologue as a macro: so you would
2437 invoke the macro with a call such as
2438
2439 \c myfunc:   prologue 12
2440
2441 which would expand to the three lines of code
2442
2443 \c myfunc: push    ebp
2444 \c         mov     ebp,esp
2445 \c         sub     esp,12
2446
2447 The number \c{1} after the macro name in the \c{%macro} line defines
2448 the number of parameters the macro \c{prologue} expects to receive.
2449 The use of \c{%1} inside the macro definition refers to the first
2450 parameter to the macro call. With a macro taking more than one
2451 parameter, subsequent parameters would be referred to as \c{%2},
2452 \c{%3} and so on.
2453
2454 Multi-line macros, like single-line macros, are \i{case-sensitive},
2455 unless you define them using the alternative directive \c{%imacro}.
2456
2457 If you need to pass a comma as \e{part} of a parameter to a
2458 multi-line macro, you can do that by enclosing the entire parameter
2459 in \I{braces, around macro parameters}braces. So you could code
2460 things like
2461
2462 \c %macro  silly 2
2463 \c
2464 \c     %2: db      %1
2465 \c
2466 \c %endmacro
2467 \c
2468 \c         silly 'a', letter_a             ; letter_a:  db 'a'
2469 \c         silly 'ab', string_ab           ; string_ab: db 'ab'
2470 \c         silly {13,10}, crlf             ; crlf:      db 13,10
2471
2472
2473 \S{mlmacover} Overloading Multi-Line Macros\I{overloading, multi-line macros}
2474
2475 As with single-line macros, multi-line macros can be overloaded by
2476 defining the same macro name several times with different numbers of
2477 parameters. This time, no exception is made for macros with no
2478 parameters at all. So you could define
2479
2480 \c %macro  prologue 0
2481 \c
2482 \c         push    ebp
2483 \c         mov     ebp,esp
2484 \c
2485 \c %endmacro
2486
2487 to define an alternative form of the function prologue which
2488 allocates no local stack space.
2489
2490 Sometimes, however, you might want to `overload' a machine
2491 instruction; for example, you might want to define
2492
2493 \c %macro  push 2
2494 \c
2495 \c         push    %1
2496 \c         push    %2
2497 \c
2498 \c %endmacro
2499
2500 so that you could code
2501
2502 \c         push    ebx             ; this line is not a macro call
2503 \c         push    eax,ecx         ; but this one is
2504
2505 Ordinarily, NASM will give a warning for the first of the above two
2506 lines, since \c{push} is now defined to be a macro, and is being
2507 invoked with a number of parameters for which no definition has been
2508 given. The correct code will still be generated, but the assembler
2509 will give a warning. This warning can be disabled by the use of the
2510 \c{-w-macro-params} command-line option (see \k{opt-w}).
2511
2512
2513 \S{maclocal} \i{Macro-Local Labels}
2514
2515 NASM allows you to define labels within a multi-line macro
2516 definition in such a way as to make them local to the macro call: so
2517 calling the same macro multiple times will use a different label
2518 each time. You do this by prefixing \i\c{%%} to the label name. So
2519 you can invent an instruction which executes a \c{RET} if the \c{Z}
2520 flag is set by doing this:
2521
2522 \c %macro  retz 0
2523 \c
2524 \c         jnz     %%skip
2525 \c         ret
2526 \c     %%skip:
2527 \c
2528 \c %endmacro
2529
2530 You can call this macro as many times as you want, and every time
2531 you call it NASM will make up a different `real' name to substitute
2532 for the label \c{%%skip}. The names NASM invents are of the form
2533 \c{..@2345.skip}, where the number 2345 changes with every macro
2534 call. The \i\c{..@} prefix prevents macro-local labels from
2535 interfering with the local label mechanism, as described in
2536 \k{locallab}. You should avoid defining your own labels in this form
2537 (the \c{..@} prefix, then a number, then another period) in case
2538 they interfere with macro-local labels.
2539
2540
2541 \S{mlmacgre} \i{Greedy Macro Parameters}
2542
2543 Occasionally it is useful to define a macro which lumps its entire
2544 command line into one parameter definition, possibly after
2545 extracting one or two smaller parameters from the front. An example
2546 might be a macro to write a text string to a file in MS-DOS, where
2547 you might want to be able to write
2548
2549 \c         writefile [filehandle],"hello, world",13,10
2550
2551 NASM allows you to define the last parameter of a macro to be
2552 \e{greedy}, meaning that if you invoke the macro with more
2553 parameters than it expects, all the spare parameters get lumped into
2554 the last defined one along with the separating commas. So if you
2555 code:
2556
2557 \c %macro  writefile 2+
2558 \c
2559 \c         jmp     %%endstr
2560 \c   %%str:        db      %2
2561 \c   %%endstr:
2562 \c         mov     dx,%%str
2563 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
2564 \c         mov     bx,%1
2565 \c         mov     ah,0x40
2566 \c         int     0x21
2567 \c
2568 \c %endmacro
2569
2570 then the example call to \c{writefile} above will work as expected:
2571 the text before the first comma, \c{[filehandle]}, is used as the
2572 first macro parameter and expanded when \c{%1} is referred to, and
2573 all the subsequent text is lumped into \c{%2} and placed after the
2574 \c{db}.
2575
2576 The greedy nature of the macro is indicated to NASM by the use of
2577 the \I{+ modifier}\c{+} sign after the parameter count on the
2578 \c{%macro} line.
2579
2580 If you define a greedy macro, you are effectively telling NASM how
2581 it should expand the macro given \e{any} number of parameters from
2582 the actual number specified up to infinity; in this case, for
2583 example, NASM now knows what to do when it sees a call to
2584 \c{writefile} with 2, 3, 4 or more parameters. NASM will take this
2585 into account when overloading macros, and will not allow you to
2586 define another form of \c{writefile} taking 4 parameters (for
2587 example).
2588
2589 Of course, the above macro could have been implemented as a
2590 non-greedy macro, in which case the call to it would have had to
2591 look like
2592
2593 \c           writefile [filehandle], {"hello, world",13,10}
2594
2595 NASM provides both mechanisms for putting \i{commas in macro
2596 parameters}, and you choose which one you prefer for each macro
2597 definition.
2598
2599 See \k{sectmac} for a better way to write the above macro.
2600
2601 \S{mlmacrange} \i{Macro Parameters Range}
2602
2603 NASM allows you to expand parameters via special construction \c{%\{x:y\}}
2604 where \c{x} is the first parameter index and \c{y} is the last. Any index can
2605 be either negative or positive but must never be zero.
2606
2607 For example
2608
2609 \c %macro mpar 1-*
2610 \c      db %{3:5}
2611 \c %endmacro
2612 \c
2613 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2614
2615 expands to \c{3,4,5} range.
2616
2617 Even more, the parameters can be reversed so that
2618
2619 \c %macro mpar 1-*
2620 \c      db %{5:3}
2621 \c %endmacro
2622 \c
2623 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2624
2625 expands to \c{5,4,3} range.
2626
2627 But even this is not the last. The parameters can be addressed via negative
2628 indices so NASM will count them reversed. The ones who know Python may see
2629 the analogue here.
2630
2631 \c %macro mpar 1-*
2632 \c      db %{-1:-3}
2633 \c %endmacro
2634 \c
2635 \c mpar 1,2,3,4,5,6
2636
2637 expands to \c{6,5,4} range.
2638
2639 Note that NASM uses \i{comma} to separate parameters being expanded.
2640
2641 By the way, here is a trick - you might use the index \c{%{-1:-1}}
2642 which gives you the \i{last} argument passed to a macro.
2643
2644 \S{mlmacdef} \i{Default Macro Parameters}
2645
2646 NASM also allows you to define a multi-line macro with a \e{range}
2647 of allowable parameter counts. If you do this, you can specify
2648 defaults for \i{omitted parameters}. So, for example:
2649
2650 \c %macro  die 0-1 "Painful program death has occurred."
2651 \c
2652 \c         writefile 2,%1
2653 \c         mov     ax,0x4c01
2654 \c         int     0x21
2655 \c
2656 \c %endmacro
2657
2658 This macro (which makes use of the \c{writefile} macro defined in
2659 \k{mlmacgre}) can be called with an explicit error message, which it
2660 will display on the error output stream before exiting, or it can be
2661 called with no parameters, in which case it will use the default
2662 error message supplied in the macro definition.
2663
2664 In general, you supply a minimum and maximum number of parameters
2665 for a macro of this type; the minimum number of parameters are then
2666 required in the macro call, and then you provide defaults for the
2667 optional ones. So if a macro definition began with the line
2668
2669 \c %macro foobar 1-3 eax,[ebx+2]
2670
2671 then it could be called with between one and three parameters, and
2672 \c{%1} would always be taken from the macro call. \c{%2}, if not
2673 specified by the macro call, would default to \c{eax}, and \c{%3} if
2674 not specified would default to \c{[ebx+2]}.
2675
2676 You can provide extra information to a macro by providing
2677 too many default parameters:
2678
2679 \c %macro quux 1 something
2680
2681 This will trigger a warning by default; see \k{opt-w} for
2682 more information.
2683 When \c{quux} is invoked, it receives not one but two parameters.
2684 \c{something} can be referred to as \c{%2}. The difference
2685 between passing \c{something} this way and writing \c{something}
2686 in the macro body is that with this way \c{something} is evaluated
2687 when the macro is defined, not when it is expanded.
2688
2689 You may omit parameter defaults from the macro definition, in which
2690 case the parameter default is taken to be blank. This can be useful
2691 for macros which can take a variable number of parameters, since the
2692 \i\c{%0} token (see \k{percent0}) allows you to determine how many
2693 parameters were really passed to the macro call.
2694
2695 This defaulting mechanism can be combined with the greedy-parameter
2696 mechanism; so the \c{die} macro above could be made more powerful,
2697 and more useful, by changing the first line of the definition to
2698
2699 \c %macro die 0-1+ "Painful program death has occurred.",13,10
2700
2701 The maximum parameter count can be infinite, denoted by \c{*}. In
2702 this case, of course, it is impossible to provide a \e{full} set of
2703 default parameters. Examples of this usage are shown in \k{rotate}.
2704
2705
2706 \S{percent0} \i\c{%0}: \I{counting macro parameters}Macro Parameter Counter
2707
2708 The parameter reference \c{%0} will return a numeric constant giving the
2709 number of parameters received, that is, if \c{%0} is n then \c{%}n is the
2710 last parameter. \c{%0} is mostly useful for macros that can take a variable
2711 number of parameters. It can be used as an argument to \c{%rep}
2712 (see \k{rep}) in order to iterate through all the parameters of a macro.
2713 Examples are given in \k{rotate}.
2714
2715
2716 \S{percent00} \i\c{%00}: \I{label preceeding macro}Label Preceeding Macro
2717
2718 \c{%00} will return the label preceeding the macro invocation, if any. The
2719 label must be on the same line as the macro invocation, may be a local label
2720 (see \k{locallab}), and need not end in a colon.
2721
2722
2723 \S{rotate} \i\c{%rotate}: \i{Rotating Macro Parameters}
2724
2725 Unix shell programmers will be familiar with the \I{shift
2726 command}\c{shift} shell command, which allows the arguments passed
2727 to a shell script (referenced as \c{$1}, \c{$2} and so on) to be
2728 moved left by one place, so that the argument previously referenced
2729 as \c{$2} becomes available as \c{$1}, and the argument previously
2730 referenced as \c{$1} is no longer available at all.
2731
2732 NASM provides a similar mechanism, in the form of \c{%rotate}. As
2733 its name suggests, it differs from the Unix \c{shift} in that no
2734 parameters are lost: parameters rotated off the left end of the
2735 argument list reappear on the right, and vice versa.
2736
2737 \c{%rotate} is invoked with a single numeric argument (which may be
2738 an expression). The macro parameters are rotated to the left by that
2739 many places. If the argument to \c{%rotate} is negative, the macro
2740 parameters are rotated to the right.
2741
2742 \I{iterating over macro parameters}So a pair of macros to save and
2743 restore a set of registers might work as follows:
2744
2745 \c %macro  multipush 1-*
2746 \c
2747 \c   %rep  %0
2748 \c         push    %1
2749 \c   %rotate 1
2750 \c   %endrep
2751 \c
2752 \c %endmacro
2753
2754 This macro invokes the \c{PUSH} instruction on each of its arguments
2755 in turn, from left to right. It begins by pushing its first
2756 argument, \c{%1}, then invokes \c{%rotate} to move all the arguments
2757 one place to the left, so that the original second argument is now
2758 available as \c{%1}. Repeating this procedure as many times as there
2759 were arguments (achieved by supplying \c{%0} as the argument to
2760 \c{%rep}) causes each argument in turn to be pushed.
2761
2762 Note also the use of \c{*} as the maximum parameter count,
2763 indicating that there is no upper limit on the number of parameters
2764 you may supply to the \i\c{multipush} macro.
2765
2766 It would be convenient, when using this macro, to have a \c{POP}
2767 equivalent, which \e{didn't} require the arguments to be given in
2768 reverse order. Ideally, you would write the \c{multipush} macro
2769 call, then cut-and-paste the line to where the pop needed to be
2770 done, and change the name of the called macro to \c{multipop}, and
2771 the macro would take care of popping the registers in the opposite
2772 order from the one in which they were pushed.
2773
2774 This can be done by the following definition:
2775
2776 \c %macro  multipop 1-*
2777 \c
2778 \c   %rep %0
2779 \c   %rotate -1
2780 \c         pop     %1
2781 \c   %endrep
2782 \c
2783 \c %endmacro
2784
2785 This macro begins by rotating its arguments one place to the
2786 \e{right}, so that the original \e{last} argument appears as \c{%1}.
2787 This is then popped, and the arguments are rotated right again, so
2788 the second-to-last argument becomes \c{%1}. Thus the arguments are
2789 iterated through in reverse order.
2790
2791
2792 \S{concat} \i{Concatenating Macro Parameters}
2793
2794 NASM can concatenate macro parameters and macro indirection constructs
2795 on to other text surrounding them. This allows you to declare a family
2796 of symbols, for example, in a macro definition. If, for example, you
2797 wanted to generate a table of key codes along with offsets into the
2798 table, you could code something like
2799
2800 \c %macro keytab_entry 2
2801 \c
2802 \c     keypos%1    equ     $-keytab
2803 \c                 db      %2
2804 \c
2805 \c %endmacro
2806 \c
2807 \c keytab:
2808 \c           keytab_entry F1,128+1
2809 \c           keytab_entry F2,128+2
2810 \c           keytab_entry Return,13
2811
2812 which would expand to
2813
2814 \c keytab:
2815 \c keyposF1        equ     $-keytab
2816 \c                 db     128+1
2817 \c keyposF2        equ     $-keytab
2818 \c                 db      128+2
2819 \c keyposReturn    equ     $-keytab
2820 \c                 db      13
2821
2822 You can just as easily concatenate text on to the other end of a
2823 macro parameter, by writing \c{%1foo}.
2824
2825 If you need to append a \e{digit} to a macro parameter, for example
2826 defining labels \c{foo1} and \c{foo2} when passed the parameter
2827 \c{foo}, you can't code \c{%11} because that would be taken as the
2828 eleventh macro parameter. Instead, you must code
2829 \I{braces, after % sign}\c{%\{1\}1}, which will separate the first
2830 \c{1} (giving the number of the macro parameter) from the second
2831 (literal text to be concatenated to the parameter).
2832
2833 This concatenation can also be applied to other preprocessor in-line
2834 objects, such as macro-local labels (\k{maclocal}) and context-local
2835 labels (\k{ctxlocal}). In all cases, ambiguities in syntax can be
2836 resolved by enclosing everything after the \c{%} sign and before the
2837 literal text in braces: so \c{%\{%foo\}bar} concatenates the text
2838 \c{bar} to the end of the real name of the macro-local label
2839 \c{%%foo}. (This is unnecessary, since the form NASM uses for the
2840 real names of macro-local labels means that the two usages
2841 \c{%\{%foo\}bar} and \c{%%foobar} would both expand to the same
2842 thing anyway; nevertheless, the capability is there.)
2843
2844 The single-line macro indirection construct, \c{%[...]}
2845 (\k{indmacro}), behaves the same way as macro parameters for the
2846 purpose of concatenation.
2847
2848 See also the \c{%+} operator, \k{concat%+}.
2849
2850
2851 \S{mlmaccc} \i{Condition Codes as Macro Parameters}
2852
2853 NASM can give special treatment to a macro parameter which contains
2854 a condition code. For a start, you can refer to the macro parameter
2855 \c{%1} by means of the alternative syntax \i\c{%+1}, which informs
2856 NASM that this macro parameter is supposed to contain a condition
2857 code, and will cause the preprocessor to report an error message if
2858 the macro is called with a parameter which is \e{not} a valid
2859 condition code.
2860
2861 Far more usefully, though, you can refer to the macro parameter by
2862 means of \i\c{%-1}, which NASM will expand as the \e{inverse}
2863 condition code. So the \c{retz} macro defined in \k{maclocal} can be
2864 replaced by a general \i{conditional-return macro} like this:
2865
2866 \c %macro  retc 1
2867 \c
2868 \c         j%-1    %%skip
2869 \c         ret
2870 \c   %%skip:
2871 \c
2872 \c %endmacro
2873
2874 This macro can now be invoked using calls like \c{retc ne}, which
2875 will cause the conditional-jump instruction in the macro expansion
2876 to come out as \c{JE}, or \c{retc po} which will make the jump a
2877 \c{JPE}.
2878
2879 The \c{%+1} macro-parameter reference is quite happy to interpret
2880 the arguments \c{CXZ} and \c{ECXZ} as valid condition codes;
2881 however, \c{%-1} will report an error if passed either of these,
2882 because no inverse condition code exists.
2883
2884
2885 \S{nolist} \i{Disabling Listing Expansion}\I\c{.nolist}
2886
2887 When NASM is generating a listing file from your program, it will
2888 generally expand multi-line macros by means of writing the macro
2889 call and then listing each line of the expansion. This allows you to
2890 see which instructions in the macro expansion are generating what
2891 code; however, for some macros this clutters the listing up
2892 unnecessarily.
2893
2894 NASM therefore provides the \c{.nolist} qualifier, which you can
2895 include in a macro definition to inhibit the expansion of the macro
2896 in the listing file. The \c{.nolist} qualifier comes directly after
2897 the number of parameters, like this:
2898
2899 \c %macro foo 1.nolist
2900
2901 Or like this:
2902
2903 \c %macro bar 1-5+.nolist a,b,c,d,e,f,g,h
2904
2905 \S{unmacro} Undefining Multi-Line Macros: \i\c{%unmacro}
2906
2907 Multi-line macros can be removed with the \c{%unmacro} directive.
2908 Unlike the \c{%undef} directive, however, \c{%unmacro} takes an
2909 argument specification, and will only remove \i{exact matches} with
2910 that argument specification.
2911
2912 For example:
2913
2914 \c %macro foo 1-3
2915 \c         ; Do something
2916 \c %endmacro
2917 \c %unmacro foo 1-3
2918
2919 removes the previously defined macro \c{foo}, but
2920
2921 \c %macro bar 1-3
2922 \c         ; Do something
2923 \c %endmacro
2924 \c %unmacro bar 1
2925
2926 does \e{not} remove the macro \c{bar}, since the argument
2927 specification does not match exactly.
2928
2929
2930 \H{condasm} \i{Conditional Assembly}\I\c{%if}
2931
2932 Similarly to the C preprocessor, NASM allows sections of a source
2933 file to be assembled only if certain conditions are met. The general
2934 syntax of this feature looks like this:
2935
2936 \c %if<condition>
2937 \c     ; some code which only appears if <condition> is met
2938 \c %elif<condition2>
2939 \c     ; only appears if <condition> is not met but <condition2> is
2940 \c %else
2941 \c     ; this appears if neither <condition> nor <condition2> was met
2942 \c %endif
2943
2944 The inverse forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn} are also supported.
2945
2946 The \i\c{%else} clause is optional, as is the \i\c{%elif} clause.
2947 You can have more than one \c{%elif} clause as well.
2948
2949 There are a number of variants of the \c{%if} directive.  Each has its
2950 corresponding \c{%elif}, \c{%ifn}, and \c{%elifn} directives; for
2951 example, the equivalents to the \c{%ifdef} directive are \c{%elifdef},
2952 \c{%ifndef}, and \c{%elifndef}.
2953
2954 \S{ifdef} \i\c{%ifdef}: Testing Single-Line Macro Existence\I{testing,
2955 single-line macro existence}
2956
2957 Beginning a conditional-assembly block with the line \c{%ifdef
2958 MACRO} will assemble the subsequent code if, and only if, a
2959 single-line macro called \c{MACRO} is defined. If not, then the
2960 \c{%elif} and \c{%else} blocks (if any) will be processed instead.
2961
2962 For example, when debugging a program, you might want to write code
2963 such as
2964
2965 \c           ; perform some function
2966 \c %ifdef DEBUG
2967 \c           writefile 2,"Function performed successfully",13,10
2968 \c %endif
2969 \c           ; go and do something else
2970
2971 Then you could use the command-line option \c{-dDEBUG} to create a
2972 version of the program which produced debugging messages, and remove
2973 the option to generate the final release version of the program.
2974
2975 You can test for a macro \e{not} being defined by using
2976 \i\c{%ifndef} instead of \c{%ifdef}. You can also test for macro
2977 definitions in \c{%elif} blocks by using \i\c{%elifdef} and
2978 \i\c{%elifndef}.
2979
2980
2981 \S{ifmacro} \i\c{%ifmacro}: Testing Multi-Line Macro
2982 Existence\I{testing, multi-line macro existence}
2983
2984 The \c{%ifmacro} directive operates in the same way as the \c{%ifdef}
2985 directive, except that it checks for the existence of a multi-line macro.
2986
2987 For example, you may be working with a large project and not have control
2988 over the macros in a library. You may want to create a macro with one
2989 name if it doesn't already exist, and another name if one with that name
2990 does exist.
2991
2992 The \c{%ifmacro} is considered true if defining a macro with the given name
2993 and number of arguments would cause a definitions conflict. For example:
2994
2995 \c %ifmacro MyMacro 1-3
2996 \c
2997 \c      %error "MyMacro 1-3" causes a conflict with an existing macro.
2998 \c
2999 \c %else
3000 \c
3001 \c      %macro MyMacro 1-3
3002 \c
3003 \c              ; insert code to define the macro
3004 \c
3005 \c      %endmacro
3006 \c
3007 \c %endif
3008
3009 This will create the macro "MyMacro 1-3" if no macro already exists which
3010 would conflict with it, and emits a warning if there would be a definition
3011 conflict.
3012
3013 You can test for the macro not existing by using the \i\c{%ifnmacro} instead
3014 of \c{%ifmacro}. Additional tests can be performed in \c{%elif} blocks by using
3015 \i\c{%elifmacro} and \i\c{%elifnmacro}.
3016
3017
3018 \S{ifctx} \i\c{%ifctx}: Testing the Context Stack\I{testing, context
3019 stack}
3020
3021 The conditional-assembly construct \c{%ifctx} will cause the
3022 subsequent code to be assembled if and only if the top context on
3023 the preprocessor's context stack has the same name as one of the arguments.
3024 As with \c{%ifdef}, the inverse and \c{%elif} forms \i\c{%ifnctx},
3025 \i\c{%elifctx} and \i\c{%elifnctx} are also supported.
3026
3027 For more details of the context stack, see \k{ctxstack}. For a
3028 sample use of \c{%ifctx}, see \k{blockif}.
3029
3030
3031 \S{if} \i\c{%if}: Testing Arbitrary Numeric Expressions\I{testing,
3032 arbitrary numeric expressions}
3033
3034 The conditional-assembly construct \c{%if expr} will cause the
3035 subsequent code to be assembled if and only if the value of the
3036 numeric expression \c{expr} is non-zero. An example of the use of
3037 this feature is in deciding when to break out of a \c{%rep}
3038 preprocessor loop: see \k{rep} for a detailed example.
3039
3040 The expression given to \c{%if}, and its counterpart \i\c{%elif}, is
3041 a critical expression (see \k{crit}).
3042
3043 \c{%if} extends the normal NASM expression syntax, by providing a
3044 set of \i{relational operators} which are not normally available in
3045 expressions. The operators \i\c{=}, \i\c{<}, \i\c{>}, \i\c{<=},
3046 \i\c{>=} and \i\c{<>} test equality, less-than, greater-than,
3047 less-or-equal, greater-or-equal and not-equal respectively. The
3048 C-like forms \i\c{==} and \i\c{!=} are supported as alternative
3049 forms of \c{=} and \c{<>}. In addition, low-priority logical
3050 operators \i\c{&&}, \i\c{^^} and \i\c{||} are provided, supplying
3051 \i{logical AND}, \i{logical XOR} and \i{logical OR}. These work like
3052 the C logical operators (although C has no logical XOR), in that
3053 they always return either 0 or 1, and treat any non-zero input as 1
3054 (so that \c{^^}, for example, returns 1 if exactly one of its inputs
3055 is zero, and 0 otherwise). The relational operators also return 1
3056 for true and 0 for false.
3057
3058 Like other \c{%if} constructs, \c{%if} has a counterpart
3059 \i\c{%elif}, and negative forms \i\c{%ifn} and \i\c{%elifn}.
3060
3061 \S{ifidn} \i\c{%ifidn} and \i\c{%ifidni}: Testing Exact Text
3062 Identity\I{testing, exact text identity}
3063
3064 The construct \c{%ifidn text1,text2} will cause the subsequent code
3065 to be assembled if and only if \c{text1} and \c{text2}, after
3066 expanding single-line macros, are identical pieces of text.
3067 Differences in white space are not counted.
3068
3069 \c{%ifidni} is similar to \c{%ifidn}, but is \i{case-insensitive}.
3070
3071 For example, the following macro pushes a register or number on the
3072 stack, and allows you to treat \c{IP} as a real register:
3073
3074 \c %macro  pushparam 1
3075 \c
3076 \c   %ifidni %1,ip
3077 \c         call    %%label
3078 \c   %%label:
3079 \c   %else
3080 \c         push    %1
3081 \c   %endif
3082 \c
3083 \c %endmacro
3084
3085 Like other \c{%if} constructs, \c{%ifidn} has a counterpart
3086 \i\c{%elifidn}, and negative forms \i\c{%ifnidn} and \i\c{%elifnidn}.
3087 Similarly, \c{%ifidni} has counterparts \i\c{%elifidni},
3088 \i\c{%ifnidni} and \i\c{%elifnidni}.
3089
3090 \S{iftyp} \i\c{%ifid}, \i\c{%ifnum}, \i\c{%ifstr}: Testing Token
3091 Types\I{testing, token types}
3092
3093 Some macros will want to perform different tasks depending on
3094 whether they are passed a number, a string, or an identifier. For
3095 example, a string output macro might want to be able to cope with
3096 being passed either a string constant or a pointer to an existing
3097 string.
3098
3099 The conditional assembly construct \c{%ifid}, taking one parameter
3100 (which may be blank), assembles the subsequent code if and only if
3101 the first token in the parameter exists and is an identifier.
3102 \c{%ifnum} works similarly, but tests for the token being a numeric
3103 constant; \c{%ifstr} tests for it being a string.
3104
3105 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
3106 extended to take advantage of \c{%ifstr} in the following fashion:
3107
3108 \c %macro writefile 2-3+
3109 \c
3110 \c   %ifstr %2
3111 \c         jmp     %%endstr
3112 \c     %if %0 = 3
3113 \c       %%str:    db      %2,%3
3114 \c     %else
3115 \c       %%str:    db      %2
3116 \c     %endif
3117 \c       %%endstr: mov     dx,%%str
3118 \c                 mov     cx,%%endstr-%%str
3119 \c   %else
3120 \c                 mov     dx,%2
3121 \c                 mov     cx,%3
3122 \c   %endif
3123 \c                 mov     bx,%1
3124 \c                 mov     ah,0x40
3125 \c                 int     0x21
3126 \c
3127 \c %endmacro
3128
3129 Then the \c{writefile} macro can cope with being called in either of
3130 the following two ways:
3131
3132 \c         writefile [file], strpointer, length
3133 \c         writefile [file], "hello", 13, 10
3134
3135 In the first, \c{strpointer} is used as the address of an
3136 already-declared string, and \c{length} is used as its length; in
3137 the second, a string is given to the macro, which therefore declares
3138 it itself and works out the address and length for itself.
3139
3140 Note the use of \c{%if} inside the \c{%ifstr}: this is to detect
3141 whether the macro was passed two arguments (so the string would be a
3142 single string constant, and \c{db %2} would be adequate) or more (in
3143 which case, all but the first two would be lumped together into
3144 \c{%3}, and \c{db %2,%3} would be required).
3145
3146 The usual \I\c{%elifid}\I\c{%elifnum}\I\c{%elifstr}\c{%elif}...,
3147 \I\c{%ifnid}\I\c{%ifnnum}\I\c{%ifnstr}\c{%ifn}..., and
3148 \I\c{%elifnid}\I\c{%elifnnum}\I\c{%elifnstr}\c{%elifn}... versions
3149 exist for each of \c{%ifid}, \c{%ifnum} and \c{%ifstr}.
3150
3151 \S{iftoken} \i\c{%iftoken}: Test for a Single Token
3152
3153 Some macros will want to do different things depending on if it is
3154 passed a single token (e.g. paste it to something else using \c{%+})
3155 versus a multi-token sequence.
3156
3157 The conditional assembly construct \c{%iftoken} assembles the
3158 subsequent code if and only if the expanded parameters consist of
3159 exactly one token, possibly surrounded by whitespace.
3160
3161 For example:
3162
3163 \c %iftoken 1
3164
3165 will assemble the subsequent code, but
3166
3167 \c %iftoken -1
3168
3169 will not, since \c{-1} contains two tokens: the unary minus operator
3170 \c{-}, and the number \c{1}.
3171
3172 The usual \i\c{%eliftoken}, \i\c\{%ifntoken}, and \i\c{%elifntoken}
3173 variants are also provided.
3174
3175 \S{ifempty} \i\c{%ifempty}: Test for Empty Expansion
3176
3177 The conditional assembly construct \c{%ifempty} assembles the
3178 subsequent code if and only if the expanded parameters do not contain
3179 any tokens at all, whitespace excepted.
3180
3181 The usual \i\c{%elifempty}, \i\c\{%ifnempty}, and \i\c{%elifnempty}
3182 variants are also provided.
3183
3184 \S{ifenv} \i\c{%ifenv}: Test If Environment Variable Exists
3185
3186 The conditional assembly construct \c{%ifenv} assembles the
3187 subsequent code if and only if the environment variable referenced by
3188 the \c{%!<env>} directive exists.
3189
3190 The usual \i\c{%elifenv}, \i\c\{%ifnenv}, and \i\c{%elifnenv}
3191 variants are also provided.
3192
3193 Just as for \c{%!<env>} the argument should be written as a string if
3194 it contains characters that would not be legal in an identifier.  See
3195 \k{getenv}.
3196
3197 \H{rep} \i{Preprocessor Loops}\I{repeating code}: \i\c{%rep}
3198
3199 NASM's \c{TIMES} prefix, though useful, cannot be used to invoke a
3200 multi-line macro multiple times, because it is processed by NASM
3201 after macros have already been expanded. Therefore NASM provides
3202 another form of loop, this time at the preprocessor level: \c{%rep}.
3203
3204 The directives \c{%rep} and \i\c{%endrep} (\c{%rep} takes a numeric
3205 argument, which can be an expression; \c{%endrep} takes no
3206 arguments) can be used to enclose a chunk of code, which is then
3207 replicated as many times as specified by the preprocessor:
3208
3209 \c %assign i 0
3210 \c %rep    64
3211 \c         inc     word [table+2*i]
3212 \c %assign i i+1
3213 \c %endrep
3214
3215 This will generate a sequence of 64 \c{INC} instructions,
3216 incrementing every word of memory from \c{[table]} to
3217 \c{[table+126]}.
3218
3219 For more complex termination conditions, or to break out of a repeat
3220 loop part way along, you can use the \i\c{%exitrep} directive to
3221 terminate the loop, like this:
3222
3223 \c fibonacci:
3224 \c %assign i 0
3225 \c %assign j 1
3226 \c %rep 100
3227 \c %if j > 65535
3228 \c     %exitrep
3229 \c %endif
3230 \c         dw j
3231 \c %assign k j+i
3232 \c %assign i j
3233 \c %assign j k
3234 \c %endrep
3235 \c
3236 \c fib_number equ ($-fibonacci)/2
3237
3238 This produces a list of all the Fibonacci numbers that will fit in
3239 16 bits. Note that a maximum repeat count must still be given to
3240 \c{%rep}. This is to prevent the possibility of NASM getting into an
3241 infinite loop in the preprocessor, which (on multitasking or
3242 multi-user systems) would typically cause all the system memory to
3243 be gradually used up and other applications to start crashing.
3244
3245 Note a maximum repeat count is limited by 62 bit number, though it
3246 is hardly possible that you ever need anything bigger.
3247
3248
3249 \H{files} Source Files and Dependencies
3250
3251 These commands allow you to split your sources into multiple files.
3252
3253 \S{include} \i\c{%include}: \i{Including Other Files}
3254
3255 Using, once again, a very similar syntax to the C preprocessor,
3256 NASM's preprocessor lets you include other source files into your
3257 code. This is done by the use of the \i\c{%include} directive:
3258
3259 \c %include "macros.mac"
3260
3261 will include the contents of the file \c{macros.mac} into the source
3262 file containing the \c{%include} directive.
3263
3264 Include files are \I{searching for include files}searched for in the
3265 current directory (the directory you're in when you run NASM, as
3266 opposed to the location of the NASM executable or the location of
3267 the source file), plus any directories specified on the NASM command
3268 line using the \c{-i} option.
3269
3270 The standard C idiom for preventing a file being included more than
3271 once is just as applicable in NASM: if the file \c{macros.mac} has
3272 the form
3273
3274 \c %ifndef MACROS_MAC
3275 \c     %define MACROS_MAC
3276 \c     ; now define some macros
3277 \c %endif
3278
3279 then including the file more than once will not cause errors,
3280 because the second time the file is included nothing will happen
3281 because the macro \c{MACROS_MAC} will already be defined.
3282
3283 You can force a file to be included even if there is no \c{%include}
3284 directive that explicitly includes it, by using the \i\c{-p} option
3285 on the NASM command line (see \k{opt-p}).
3286
3287
3288 \S{pathsearch} \i\c{%pathsearch}: Search the Include Path
3289
3290 The \c{%pathsearch} directive takes a single-line macro name and a
3291 filename, and declare or redefines the specified single-line macro to
3292 be the include-path-resolved version of the filename, if the file
3293 exists (otherwise, it is passed unchanged.)
3294
3295 For example,
3296
3297 \c %pathsearch MyFoo "foo.bin"
3298
3299 ... with \c{-Ibins/} in the include path may end up defining the macro
3300 \c{MyFoo} to be \c{"bins/foo.bin"}.
3301
3302
3303 \S{depend} \i\c{%depend}: Add Dependent Files
3304
3305 The \c{%depend} directive takes a filename and adds it to the list of
3306 files to be emitted as dependency generation when the \c{-M} options
3307 and its relatives (see \k{opt-M}) are used.  It produces no output.
3308
3309 This is generally used in conjunction with \c{%pathsearch}.  For
3310 example, a simplified version of the standard macro wrapper for the
3311 \c{INCBIN} directive looks like:
3312
3313 \c %imacro incbin 1-2+ 0
3314 \c %pathsearch dep %1
3315 \c %depend dep
3316 \c         incbin dep,%2
3317 \c %endmacro
3318
3319 This first resolves the location of the file into the macro \c{dep},
3320 then adds it to the dependency lists, and finally issues the
3321 assembler-level \c{INCBIN} directive.
3322
3323
3324 \S{use} \i\c{%use}: Include Standard Macro Package
3325
3326 The \c{%use} directive is similar to \c{%include}, but rather than
3327 including the contents of a file, it includes a named standard macro
3328 package.  The standard macro packages are part of NASM, and are
3329 described in \k{macropkg}.
3330
3331 Unlike the \c{%include} directive, package names for the \c{%use}
3332 directive do not require quotes, but quotes are permitted.  In NASM
3333 2.04 and 2.05 the unquoted form would be macro-expanded; this is no
3334 longer true.  Thus, the following lines are equivalent:
3335
3336 \c %use altreg
3337 \c %use 'altreg'
3338
3339 Standard macro packages are protected from multiple inclusion.  When a
3340 standard macro package is used, a testable single-line macro of the
3341 form \c{__USE_}\e{package}\c{__} is also defined, see \k{use_def}.
3342
3343 \H{ctxstack} The \i{Context Stack}
3344
3345 Having labels that are local to a macro definition is sometimes not
3346 quite powerful enough: sometimes you want to be able to share labels
3347 between several macro calls. An example might be a \c{REPEAT} ...
3348 \c{UNTIL} loop, in which the expansion of the \c{REPEAT} macro
3349 would need to be able to refer to a label which the \c{UNTIL} macro
3350 had defined. However, for such a macro you would also want to be
3351 able to nest these loops.
3352
3353 NASM provides this level of power by means of a \e{context stack}.
3354 The preprocessor maintains a stack of \e{contexts}, each of which is
3355 characterized by a name. You add a new context to the stack using
3356 the \i\c{%push} directive, and remove one using \i\c{%pop}. You can
3357 define labels that are local to a particular context on the stack.
3358
3359
3360 \S{pushpop} \i\c{%push} and \i\c{%pop}: \I{creating
3361 contexts}\I{removing contexts}Creating and Removing Contexts
3362
3363 The \c{%push} directive is used to create a new context and place it
3364 on the top of the context stack. \c{%push} takes an optional argument,
3365 which is the name of the context. For example:
3366
3367 \c %push    foobar
3368
3369 This pushes a new context called \c{foobar} on the stack. You can have
3370 several contexts on the stack with the same name: they can still be
3371 distinguished.  If no name is given, the context is unnamed (this is
3372 normally used when both the \c{%push} and the \c{%pop} are inside a
3373 single macro definition.)
3374
3375 The directive \c{%pop}, taking one optional argument, removes the top
3376 context from the context stack and destroys it, along with any
3377 labels associated with it.  If an argument is given, it must match the
3378 name of the current context, otherwise it will issue an error.
3379
3380
3381 \S{ctxlocal} \i{Context-Local Labels}
3382
3383 Just as the usage \c{%%foo} defines a label which is local to the
3384 particular macro call in which it is used, the usage \I{%$}\c{%$foo}
3385 is used to define a label which is local to the context on the top
3386 of the context stack. So the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} example given
3387 above could be implemented by means of:
3388
3389 \c %macro repeat 0
3390 \c
3391 \c     %push   repeat
3392 \c     %$begin:
3393 \c
3394 \c %endmacro
3395 \c
3396 \c %macro until 1
3397 \c
3398 \c         j%-1    %$begin
3399 \c     %pop
3400 \c
3401 \c %endmacro
3402
3403 and invoked by means of, for example,
3404
3405 \c         mov     cx,string
3406 \c         repeat
3407 \c         add     cx,3
3408 \c         scasb
3409 \c         until   e
3410
3411 which would scan every fourth byte of a string in search of the byte
3412 in \c{AL}.
3413
3414 If you need to define, or access, labels local to the context
3415 \e{below} the top one on the stack, you can use \I{%$$}\c{%$$foo}, or
3416 \c{%$$$foo} for the context below that, and so on.
3417
3418
3419 \S{ctxdefine} \i{Context-Local Single-Line Macros}
3420
3421 NASM also allows you to define single-line macros which are local to
3422 a particular context, in just the same way:
3423
3424 \c %define %$localmac 3
3425
3426 will define the single-line macro \c{%$localmac} to be local to the
3427 top context on the stack. Of course, after a subsequent \c{%push},
3428 it can then still be accessed by the name \c{%$$localmac}.
3429
3430
3431 \S{ctxfallthrough} \i{Context Fall-Through Lookup}
3432
3433 Context fall-through lookup (automatic searching of outer contexts)
3434 is a feature that was added in NASM version 0.98.03. Unfortunately,
3435 this feature is unintuitive and can result in buggy code that would
3436 have otherwise been prevented by NASM's error reporting. As a result,
3437 this feature has been \e{deprecated}. NASM version 2.09 will issue a
3438 warning when usage of this \e{deprecated} feature is detected. Starting
3439 with NASM version 2.10, usage of this \e{deprecated} feature will simply
3440 result in an \e{expression syntax error}.
3441
3442 An example usage of this \e{deprecated} feature follows:
3443
3444 \c %macro ctxthru 0
3445 \c %push ctx1
3446 \c     %assign %$external 1
3447 \c         %push ctx2
3448 \c             %assign %$internal 1
3449 \c             mov eax, %$external
3450 \c             mov eax, %$internal
3451 \c         %pop
3452 \c %pop
3453 \c %endmacro
3454
3455 As demonstrated, \c{%$external} is being defined in the \c{ctx1}
3456 context and referenced within the \c{ctx2} context. With context
3457 fall-through lookup, referencing an undefined context-local macro
3458 like this implicitly searches through all outer contexts until a match
3459 is made or isn't found in any context. As a result, \c{%$external}
3460 referenced within the \c{ctx2} context would implicitly use \c{%$external}
3461 as defined in \c{ctx1}. Most people would expect NASM to issue an error in
3462 this situation because \c{%$external} was never defined within \c{ctx2} and also
3463 isn't qualified with the proper context depth, \c{%$$external}.
3464
3465 Here is a revision of the above example with proper context depth:
3466
3467 \c %macro ctxthru 0
3468 \c %push ctx1
3469 \c     %assign %$external 1
3470 \c         %push ctx2
3471 \c             %assign %$internal 1
3472 \c             mov eax, %$$external
3473 \c             mov eax, %$internal
3474 \c         %pop
3475 \c %pop
3476 \c %endmacro
3477
3478 As demonstrated, \c{%$external} is still being defined in the \c{ctx1}
3479 context and referenced within the \c{ctx2} context. However, the
3480 reference to \c{%$external} within \c{ctx2} has been fully qualified with
3481 the proper context depth, \c{%$$external}, and thus is no longer ambiguous,
3482 unintuitive or erroneous.
3483
3484
3485 \S{ctxrepl} \i\c{%repl}: \I{renaming contexts}Renaming a Context
3486
3487 If you need to change the name of the top context on the stack (in
3488 order, for example, to have it respond differently to \c{%ifctx}),
3489 you can execute a \c{%pop} followed by a \c{%push}; but this will
3490 have the side effect of destroying all context-local labels and
3491 macros associated with the context that was just popped.
3492
3493 NASM provides the directive \c{%repl}, which \e{replaces} a context
3494 with a different name, without touching the associated macros and
3495 labels. So you could replace the destructive code
3496
3497 \c %pop
3498 \c %push   newname
3499
3500 with the non-destructive version \c{%repl newname}.
3501
3502
3503 \S{blockif} Example Use of the \i{Context Stack}: \i{Block IFs}
3504
3505 This example makes use of almost all the context-stack features,
3506 including the conditional-assembly construct \i\c{%ifctx}, to
3507 implement a block IF statement as a set of macros.
3508
3509 \c %macro if 1
3510 \c
3511 \c     %push if
3512 \c     j%-1  %$ifnot
3513 \c
3514 \c %endmacro
3515 \c
3516 \c %macro else 0
3517 \c
3518 \c   %ifctx if
3519 \c         %repl   else
3520 \c         jmp     %$ifend
3521 \c         %$ifnot:
3522 \c   %else
3523 \c         %error  "expected `if' before `else'"
3524 \c   %endif
3525 \c
3526 \c %endmacro
3527 \c
3528 \c %macro endif 0
3529 \c
3530 \c   %ifctx if
3531 \c         %$ifnot:
3532 \c         %pop
3533 \c   %elifctx      else
3534 \c         %$ifend:
3535 \c         %pop
3536 \c   %else
3537 \c         %error  "expected `if' or `else' before `endif'"
3538 \c   %endif
3539 \c
3540 \c %endmacro
3541
3542 This code is more robust than the \c{REPEAT} and \c{UNTIL} macros
3543 given in \k{ctxlocal}, because it uses conditional assembly to check
3544 that the macros are issued in the right order (for example, not
3545 calling \c{endif} before \c{if}) and issues a \c{%error} if they're
3546 not.
3547
3548 In addition, the \c{endif} macro has to be able to cope with the two
3549 distinct cases of either directly following an \c{if}, or following
3550 an \c{else}. It achieves this, again, by using conditional assembly
3551 to do different things depending on whether the context on top of
3552 the stack is \c{if} or \c{else}.
3553
3554 The \c{else} macro has to preserve the context on the stack, in
3555 order to have the \c{%$ifnot} referred to by the \c{if} macro be the
3556 same as the one defined by the \c{endif} macro, but has to change
3557 the context's name so that \c{endif} will know there was an
3558 intervening \c{else}. It does this by the use of \c{%repl}.
3559
3560 A sample usage of these macros might look like:
3561
3562 \c         cmp     ax,bx
3563 \c
3564 \c         if ae
3565 \c                cmp     bx,cx
3566 \c
3567 \c                if ae
3568 \c                        mov     ax,cx
3569 \c                else
3570 \c                        mov     ax,bx
3571 \c                endif
3572 \c
3573 \c         else
3574 \c                cmp     ax,cx
3575 \c
3576 \c                if ae
3577 \c                        mov     ax,cx
3578 \c                endif
3579 \c
3580 \c         endif
3581
3582 The block-\c{IF} macros handle nesting quite happily, by means of
3583 pushing another context, describing the inner \c{if}, on top of the
3584 one describing the outer \c{if}; thus \c{else} and \c{endif} always
3585 refer to the last unmatched \c{if} or \c{else}.
3586
3587
3588 \H{stackrel} \i{Stack Relative Preprocessor Directives}
3589
3590 The following preprocessor directives provide a way to use
3591 labels to refer to local variables allocated on the stack.
3592
3593 \b\c{%arg}  (see \k{arg})
3594
3595 \b\c{%stacksize}  (see \k{stacksize})
3596
3597 \b\c{%local}  (see \k{local})
3598
3599
3600 \S{arg} \i\c{%arg} Directive
3601
3602 The \c{%arg} directive is used to simplify the handling of
3603 parameters passed on the stack. Stack based parameter passing
3604 is used by many high level languages, including C, C++ and Pascal.
3605
3606 While NASM has macros which attempt to duplicate this
3607 functionality (see \k{16cmacro}), the syntax is not particularly
3608 convenient to use and is not TASM compatible. Here is an example
3609 which shows the use of \c{%arg} without any external macros:
3610
3611 \c some_function:
3612 \c
3613 \c     %push     mycontext        ; save the current context
3614 \c     %stacksize large           ; tell NASM to use bp
3615 \c     %arg      i:word, j_ptr:word
3616 \c
3617 \c         mov     ax,[i]
3618 \c         mov     bx,[j_ptr]
3619 \c         add     ax,[bx]
3620 \c         ret
3621 \c
3622 \c     %pop                       ; restore original context
3623
3624 This is similar to the procedure defined in \k{16cmacro} and adds
3625 the value in i to the value pointed to by j_ptr and returns the
3626 sum in the ax register. See \k{pushpop} for an explanation of
3627 \c{push} and \c{pop} and the use of context stacks.
3628
3629
3630 \S{stacksize} \i\c{%stacksize} Directive
3631
3632 The \c{%stacksize} directive is used in conjunction with the
3633 \c{%arg} (see \k{arg}) and the \c{%local} (see \k{local}) directives.
3634 It tells NASM the default size to use for subsequent \c{%arg} and
3635 \c{%local} directives. The \c{%stacksize} directive takes one
3636 required argument which is one of \c{flat}, \c{flat64}, \c{large} or \c{small}.
3637
3638 \c %stacksize flat
3639
3640 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3641 relative to \c{ebp} and it assumes that a near form of call was used
3642 to get to this label (i.e. that \c{eip} is on the stack).
3643
3644 \c %stacksize flat64
3645
3646 This form causes NASM to use stack-based parameter addressing
3647 relative to \c{rbp} and it assumes that a near form of call was used
3648 to get to this label (i.e. that \c{rip} is on the stack).
3649
3650 \c %stacksize large
3651
3652 This form uses \c{bp} to do stack-based parameter addressing and
3653 assumes that a far form of call was used to get to this address
3654 (i.e. that \c{ip} and \c{cs} are on the stack).
3655
3656 \c %stacksize small
3657
3658 This form also uses \c{bp} to address stack parameters, but it is
3659 different from \c{large} because it also assumes that the old value
3660 of bp is pushed onto the stack (i.e. it expects an \c{ENTER}
3661 instruction). In other words, it expects that \c{bp}, \c{ip} and
3662 \c{cs} are on the top of the stack, underneath any local space which
3663 may have been allocated by \c{ENTER}. This form is probably most
3664 useful when used in combination with the \c{%local} directive
3665 (see \k{local}).
3666
3667
3668 \S{local} \i\c{%local} Directive
3669
3670 The \c{%local} directive is used to simplify the use of local
3671 temporary stack variables allocated in a stack frame. Automatic
3672 local variables in C are an example of this kind of variable. The
3673 \c{%local} directive is most useful when used with the \c{%stacksize}
3674 (see \k{stacksize} and is also compatible with the \c{%arg} directive
3675 (see \k{arg}). It allows simplified reference to variables on the
3676 stack which have been allocated typically by using the \c{ENTER}
3677 instruction.
3678 \# (see \k{insENTER} for a description of that instruction).
3679 An example of its use is the following:
3680
3681 \c silly_swap:
3682 \c
3683 \c     %push mycontext             ; save the current context
3684 \c     %stacksize small            ; tell NASM to use bp
3685 \c     %assign %$localsize 0       ; see text for explanation
3686 \c     %local old_ax:word, old_dx:word
3687 \c
3688 \c         enter   %$localsize,0   ; see text for explanation
3689 \c         mov     [old_ax],ax     ; swap ax & bx
3690 \c         mov     [old_dx],dx     ; and swap dx & cx
3691 \c         mov     ax,bx
3692 \c         mov     dx,cx
3693 \c         mov     bx,[old_ax]
3694 \c         mov     cx,[old_dx]
3695 \c         leave                   ; restore old bp
3696 \c         ret                     ;
3697 \c
3698 \c     %pop                        ; restore original context
3699
3700 The \c{%$localsize} variable is used internally by the
3701 \c{%local} directive and \e{must} be defined within the
3702 current context before the \c{%local} directive may be used.
3703 Failure to do so will result in one expression syntax error for
3704 each \c{%local} variable declared. It then may be used in
3705 the construction of an appropriately sized ENTER instruction
3706 as shown in the example.
3707
3708
3709 \H{pperror} Reporting \i{User-Defined Errors}: \i\c{%error}, \i\c{%warning}, \i\c{%fatal}
3710
3711 The preprocessor directive \c{%error} will cause NASM to report an
3712 error if it occurs in assembled code. So if other users are going to
3713 try to assemble your source files, you can ensure that they define the
3714 right macros by means of code like this:
3715
3716 \c %ifdef F1
3717 \c     ; do some setup
3718 \c %elifdef F2
3719 \c     ; do some different setup
3720 \c %else
3721 \c     %error "Neither F1 nor F2 was defined."
3722 \c %endif
3723
3724 Then any user who fails to understand the way your code is supposed
3725 to be assembled will be quickly warned of their mistake, rather than
3726 having to wait until the program crashes on being run and then not
3727 knowing what went wrong.
3728
3729 Similarly, \c{%warning} issues a warning, but allows assembly to continue:
3730
3731 \c %ifdef F1
3732 \c     ; do some setup
3733 \c %elifdef F2
3734 \c     ; do some different setup
3735 \c %else
3736 \c     %warning "Neither F1 nor F2 was defined, assuming F1."
3737 \c     %define F1
3738 \c %endif
3739
3740 \c{%error} and \c{%warning} are issued only on the final assembly
3741 pass.  This makes them safe to use in conjunction with tests that
3742 depend on symbol values.
3743
3744 \c{%fatal} terminates assembly immediately, regardless of pass.  This
3745 is useful when there is no point in continuing the assembly further,
3746 and doing so is likely just going to cause a spew of confusing error
3747 messages.
3748
3749 It is optional for the message string after \c{%error}, \c{%warning}
3750 or \c{%fatal} to be quoted.  If it is \e{not}, then single-line macros
3751 are expanded in it, which can be used to display more information to
3752 the user.  For example:
3753
3754 \c %if foo > 64
3755 \c     %assign foo_over foo-64
3756 \c     %error foo is foo_over bytes too large
3757 \c %endif
3758
3759
3760 \H{otherpreproc} \i{Other Preprocessor Directives}
3761
3762 NASM also has preprocessor directives which allow access to
3763 information from external sources. Currently they include:
3764
3765 \b\c{%line} enables NASM to correctly handle the output of another
3766 preprocessor (see \k{line}).
3767
3768 \b\c{%!} enables NASM to read in the value of an environment variable,
3769 which can then be used in your program (see \k{getenv}).
3770
3771 \S{line} \i\c{%line} Directive
3772
3773 The \c{%line} directive is used to notify NASM that the input line
3774 corresponds to a specific line number in another file.  Typically
3775 this other file would be an original source file, with the current
3776 NASM input being the output of a pre-processor.  The \c{%line}
3777 directive allows NASM to output messages which indicate the line
3778 number of the original source file, instead of the file that is being
3779 read by NASM.
3780
3781 This preprocessor directive is not generally of use to programmers,
3782 by may be of interest to preprocessor authors.  The usage of the
3783 \c{%line} preprocessor directive is as follows:
3784
3785 \c %line nnn[+mmm] [filename]
3786
3787 In this directive, \c{nnn} identifies the line of the original source
3788 file which this line corresponds to.  \c{mmm} is an optional parameter
3789 which specifies a line increment value; each line of the input file
3790 read in is considered to correspond to \c{mmm} lines of the original
3791 source file.  Finally, \c{filename} is an optional parameter which
3792 specifies the file name of the original source file.
3793
3794 After reading a \c{%line} preprocessor directive, NASM will report
3795 all file name and line numbers relative to the values specified
3796 therein.
3797
3798
3799 \S{getenv} \i\c{%!}\c{<env>}: Read an environment variable.
3800
3801 The \c{%!<env>} directive makes it possible to read the value of an
3802 environment variable at assembly time. This could, for example, be used
3803 to store the contents of an environment variable into a string, which
3804 could be used at some other point in your code.
3805
3806 For example, suppose that you have an environment variable \c{FOO}, and
3807 you want the contents of \c{FOO} to be embedded in your program. You
3808 could do that as follows:
3809
3810 \c %defstr FOO          %!FOO
3811
3812 See \k{defstr} for notes on the \c{%defstr} directive.
3813
3814 If the name of the environment variable contains non-identifier
3815 characters, you can use string quotes to surround the name of the
3816 variable, for example:
3817
3818 \c %defstr C_colon      %!'C:'
3819
3820
3821 \H{comment} Comment Blocks: \i\c{%comment}
3822
3823 The \c{%comment} and \c{%endcomment} directives are used to specify
3824 a block of commented (i.e. unprocessed) code/text. Everything between
3825 \c{%comment} and \c{%endcomment} will be ignored by the preprocessor.
3826
3827 \c %comment
3828 \c     ; some code, text or data to be ignored
3829 \c %endcomment
3830
3831
3832 \H{stdmac} \i{Standard Macros}
3833
3834 NASM defines a set of standard macros, which are already defined
3835 when it starts to process any source file. If you really need a
3836 program to be assembled with no pre-defined macros, you can use the
3837 \i\c{%clear} directive to empty the preprocessor of everything but
3838 context-local preprocessor variables and single-line macros.
3839
3840 Most \i{user-level assembler directives} (see \k{directive}) are
3841 implemented as macros which invoke primitive directives; these are
3842 described in \k{directive}. The rest of the standard macro set is
3843 described here.
3844
3845
3846 \S{stdmacver} \i{NASM Version} Macros
3847
3848 The single-line macros \i\c{__NASM_MAJOR__}, \i\c{__NASM_MINOR__},
3849 \i\c{__NASM_SUBMINOR__} and \i\c{___NASM_PATCHLEVEL__} expand to the
3850 major, minor, subminor and patch level parts of the \i{version
3851 number of NASM} being used. So, under NASM 0.98.32p1 for
3852 example, \c{__NASM_MAJOR__} would be defined to be 0, \c{__NASM_MINOR__}
3853 would be defined as 98, \c{__NASM_SUBMINOR__} would be defined to 32,
3854 and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} would be defined as 1.
3855
3856 Additionally, the macro \i\c{__NASM_SNAPSHOT__} is defined for
3857 automatically generated snapshot releases \e{only}.
3858
3859
3860 \S{stdmacverid} \i\c{__NASM_VERSION_ID__}: \i{NASM Version ID}
3861
3862 The single-line macro \c{__NASM_VERSION_ID__} expands to a dword integer
3863 representing the full version number of the version of nasm being used.
3864 The value is the equivalent to \c{__NASM_MAJOR__}, \c{__NASM_MINOR__},
3865 \c{__NASM_SUBMINOR__} and \c{___NASM_PATCHLEVEL__} concatenated to
3866 produce a single doubleword. Hence, for 0.98.32p1, the returned number
3867 would be equivalent to:
3868
3869 \c         dd      0x00622001
3870
3871 or
3872
3873 \c         db      1,32,98,0
3874
3875 Note that the above lines are generate exactly the same code, the second
3876 line is used just to give an indication of the order that the separate
3877 values will be present in memory.
3878
3879
3880 \S{stdmacverstr} \i\c{__NASM_VER__}: \i{NASM Version string}
3881
3882 The single-line macro \c{__NASM_VER__} expands to a string which defines
3883 the version number of nasm being used. So, under NASM 0.98.32 for example,
3884
3885 \c         db      __NASM_VER__
3886
3887 would expand to
3888
3889 \c         db      "0.98.32"
3890
3891
3892 \S{fileline} \i\c{__FILE__} and \i\c{__LINE__}: File Name and Line Number
3893
3894 Like the C preprocessor, NASM allows the user to find out the file
3895 name and line number containing the current instruction. The macro
3896 \c{__FILE__} expands to a string constant giving the name of the
3897 current input file (which may change through the course of assembly
3898 if \c{%include} directives are used), and \c{__LINE__} expands to a
3899 numeric constant giving the current line number in the input file.
3900
3901 These macros could be used, for example, to communicate debugging
3902 information to a macro, since invoking \c{__LINE__} inside a macro
3903 definition (either single-line or multi-line) will return the line
3904 number of the macro \e{call}, rather than \e{definition}. So to
3905 determine where in a piece of code a crash is occurring, for
3906 example, one could write a routine \c{stillhere}, which is passed a
3907 line number in \c{EAX} and outputs something like `line 155: still
3908 here'. You could then write a macro
3909
3910 \c %macro  notdeadyet 0
3911 \c
3912 \c         push    eax
3913 \c         mov     eax,__LINE__
3914 \c         call    stillhere
3915 \c         pop     eax
3916 \c
3917 \c %endmacro
3918
3919 and then pepper your code with calls to \c{notdeadyet} until you
3920 find the crash point.
3921
3922
3923 \S{bitsm} \i\c{__BITS__}: Current BITS Mode
3924
3925 The \c{__BITS__} standard macro is updated every time that the BITS mode is
3926 set using the \c{BITS XX} or \c{[BITS XX]} directive, where XX is a valid mode
3927 number of 16, 32 or 64. \c{__BITS__} receives the specified mode number and
3928 makes it globally available. This can be very useful for those who utilize
3929 mode-dependent macros.
3930
3931 \S{ofmtm} \i\c{__OUTPUT_FORMAT__}: Current Output Format
3932
3933 The \c{__OUTPUT_FORMAT__} standard macro holds the current Output Format,
3934 as given by the \c{-f} option or NASM's default. Type \c{nasm -hf} for a
3935 list.
3936
3937 \c %ifidn __OUTPUT_FORMAT__, win32
3938 \c  %define NEWLINE 13, 10
3939 \c %elifidn __OUTPUT_FORMAT__, elf32
3940 \c  %define NEWLINE 10
3941 \c %endif
3942
3943
3944 \S{datetime} Assembly Date and Time Macros
3945
3946 NASM provides a variety of macros that represent the timestamp of the
3947 assembly session.
3948
3949 \b The \i\c{__DATE__} and \i\c{__TIME__} macros give the assembly date and
3950 time as strings, in ISO 8601 format (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"},
3951 respectively.)
3952
3953 \b The \i\c{__DATE_NUM__} and \i\c{__TIME_NUM__} macros give the assembly
3954 date and time in numeric form; in the format \c{YYYYMMDD} and
3955 \c{HHMMSS} respectively.
3956
3957 \b The \i\c{__UTC_DATE__} and \i\c{__UTC_TIME__} macros give the assembly
3958 date and time in universal time (UTC) as strings, in ISO 8601 format
3959 (\c{"YYYY-MM-DD"} and \c{"HH:MM:SS"}, respectively.)  If the host
3960 platform doesn't provide UTC time, these macros are undefined.
3961
3962 \b The \i\c{__UTC_DATE_NUM__} and \i\c{__UTC_TIME_NUM__} macros give the
3963 assembly date and time universal time (UTC) in numeric form; in the
3964 format \c{YYYYMMDD} and \c{HHMMSS} respectively.  If the
3965 host platform doesn't provide UTC time, these macros are
3966 undefined.
3967
3968 \b The \c{__POSIX_TIME__} macro is defined as a number containing the
3969 number of seconds since the POSIX epoch, 1 January 1970 00:00:00 UTC;
3970 excluding any leap seconds.  This is computed using UTC time if
3971 available on the host platform, otherwise it is computed using the
3972 local time as if it was UTC.
3973
3974 All instances of time and date macros in the same assembly session
3975 produce consistent output.  For example, in an assembly session
3976 started at 42 seconds after midnight on January 1, 2010 in Moscow
3977 (timezone UTC+3) these macros would have the following values,
3978 assuming, of course, a properly configured environment with a correct
3979 clock:
3980
3981 \c       __DATE__             "2010-01-01"
3982 \c       __TIME__             "00:00:42"
3983 \c       __DATE_NUM__         20100101
3984 \c       __TIME_NUM__         000042
3985 \c       __UTC_DATE__         "2009-12-31"
3986 \c       __UTC_TIME__         "21:00:42"
3987 \c       __UTC_DATE_NUM__     20091231
3988 \c       __UTC_TIME_NUM__     210042
3989 \c       __POSIX_TIME__       1262293242
3990
3991
3992 \S{use_def} \I\c{__USE_*__}\c{__USE_}\e{package}\c{__}: Package
3993 Include Test
3994
3995 When a standard macro package (see \k{macropkg}) is included with the
3996 \c{%use} directive (see \k{use}), a single-line macro of the form
3997 \c{__USE_}\e{package}\c{__} is automatically defined.  This allows
3998 testing if a particular package is invoked or not.
3999
4000 For example, if the \c{altreg} package is included (see
4001 \k{pkg_altreg}), then the macro \c{__USE_ALTREG__} is defined.
4002
4003
4004 \S{pass_macro} \i\c{__PASS__}: Assembly Pass
4005
4006 The macro \c{__PASS__} is defined to be \c{1} on preparatory passes,
4007 and \c{2} on the final pass.  In preprocess-only mode, it is set to
4008 \c{3}, and when running only to generate dependencies (due to the
4009 \c{-M} or \c{-MG} option, see \k{opt-M}) it is set to \c{0}.
4010
4011 \e{Avoid using this macro if at all possible.  It is tremendously easy
4012 to generate very strange errors by misusing it, and the semantics may
4013 change in future versions of NASM.}
4014
4015
4016 \S{struc} \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC}: \i{Declaring Structure} Data Types
4017
4018 The core of NASM contains no intrinsic means of defining data
4019 structures; instead, the preprocessor is sufficiently powerful that
4020 data structures can be implemented as a set of macros. The macros
4021 \c{STRUC} and \c{ENDSTRUC} are used to define a structure data type.
4022
4023 \c{STRUC} takes one or two parameters. The first parameter is the name
4024 of the data type. The second, optional parameter is the base offset of
4025 the structure. The name of the data type is defined as a symbol with
4026 the value of the base offset, and the name of the data type with the
4027 suffix \c{_size} appended to it is defined as an \c{EQU} giving the
4028 size of the structure. Once \c{STRUC} has been issued, you are
4029 defining the structure, and should define fields using the \c{RESB}
4030 family of pseudo-instructions, and then invoke \c{ENDSTRUC} to finish
4031 the definition.
4032
4033 For example, to define a structure called \c{mytype} containing a
4034 longword, a word, a byte and a string of bytes, you might code
4035
4036 \c struc   mytype
4037 \c
4038 \c   mt_long:      resd    1
4039 \c   mt_word:      resw    1
4040 \c   mt_byte:      resb    1
4041 \c   mt_str:       resb    32
4042 \c
4043 \c endstruc
4044
4045 The above code defines six symbols: \c{mt_long} as 0 (the offset
4046 from the beginning of a \c{mytype} structure to the longword field),
4047 \c{mt_word} as 4, \c{mt_byte} as 6, \c{mt_str} as 7, \c{mytype_size}
4048 as 39, and \c{mytype} itself as zero.
4049
4050 The reason why the structure type name is defined at zero by default
4051 is a side effect of allowing structures to work with the local label
4052 mechanism: if your structure members tend to have the same names in
4053 more than one structure, you can define the above structure like this:
4054
4055 \c struc mytype
4056 \c
4057 \c   .long:        resd    1
4058 \c   .word:        resw    1
4059 \c   .byte:        resb    1
4060 \c   .str:         resb    32
4061 \c
4062 \c endstruc
4063
4064 This defines the offsets to the structure fields as \c{mytype.long},
4065 \c{mytype.word}, \c{mytype.byte} and \c{mytype.str}.
4066
4067 NASM, since it has no \e{intrinsic} structure support, does not
4068 support any form of period notation to refer to the elements of a
4069 structure once you have one (except the above local-label notation),
4070 so code such as \c{mov ax,[mystruc.mt_word]} is not valid.
4071 \c{mt_word} is a constant just like any other constant, so the
4072 correct syntax is \c{mov ax,[mystruc+mt_word]} or \c{mov
4073 ax,[mystruc+mytype.word]}.
4074
4075 Sometimes you only have the address of the structure displaced by an
4076 offset. For example, consider this standard stack frame setup:
4077
4078 \c push ebp
4079 \c mov ebp, esp
4080 \c sub esp, 40
4081
4082 In this case, you could access an element by subtracting the offset:
4083
4084 \c mov [ebp - 40 + mytype.word], ax
4085
4086 However, if you do not want to repeat this offset, you can use -40 as
4087 a base offset:
4088
4089 \c struc mytype, -40
4090
4091 And access an element this way:
4092
4093 \c mov [ebp + mytype.word], ax
4094
4095
4096 \S{istruc} \i\c{ISTRUC}, \i\c{AT} and \i\c{IEND}: Declaring
4097 \i{Instances of Structures}
4098
4099 Having defined a structure type, the next thing you typically want
4100 to do is to declare instances of that structure in your data
4101 segment. NASM provides an easy way to do this in the \c{ISTRUC}
4102 mechanism. To declare a structure of type \c{mytype} in a program,
4103 you code something like this:
4104
4105 \c mystruc:
4106 \c     istruc mytype
4107 \c
4108 \c         at mt_long, dd      123456
4109 \c         at mt_word, dw      1024
4110 \c         at mt_byte, db      'x'
4111 \c         at mt_str,  db      'hello, world', 13, 10, 0
4112 \c
4113 \c     iend
4114
4115 The function of the \c{AT} macro is to make use of the \c{TIMES}
4116 prefix to advance the assembly position to the correct point for the
4117 specified structure field, and then to declare the specified data.
4118 Therefore the structure fields must be declared in the same order as
4119 they were specified in the structure definition.
4120
4121 If the data to go in a structure field requires more than one source
4122 line to specify, the remaining source lines can easily come after
4123 the \c{AT} line. For example:
4124
4125 \c         at mt_str,  db      123,134,145,156,167,178,189
4126 \c                     db      190,100,0
4127
4128 Depending on personal taste, you can also omit the code part of the
4129 \c{AT} line completely, and start the structure field on the next
4130 line:
4131
4132 \c         at mt_str
4133 \c                 db      'hello, world'
4134 \c                 db      13,10,0
4135
4136
4137 \S{align} \i\c{ALIGN} and \i\c{ALIGNB}: Data Alignment
4138
4139 The \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros provides a convenient way to
4140 align code or data on a word, longword, paragraph or other boundary.
4141 (Some assemblers call this directive \i\c{EVEN}.) The syntax of the
4142 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} macros is
4143
4144 \c         align   4               ; align on 4-byte boundary
4145 \c         align   16              ; align on 16-byte boundary
4146 \c         align   8,db 0          ; pad with 0s rather than NOPs
4147 \c         align   4,resb 1        ; align to 4 in the BSS
4148 \c         alignb  4               ; equivalent to previous line
4149
4150 Both macros require their first argument to be a power of two; they
4151 both compute the number of additional bytes required to bring the
4152 length of the current section up to a multiple of that power of two,
4153 and then apply the \c{TIMES} prefix to their second argument to
4154 perform the alignment.
4155
4156 If the second argument is not specified, the default for \c{ALIGN}
4157 is \c{NOP}, and the default for \c{ALIGNB} is \c{RESB 1}. So if the
4158 second argument is specified, the two macros are equivalent.
4159 Normally, you can just use \c{ALIGN} in code and data sections and
4160 \c{ALIGNB} in BSS sections, and never need the second argument
4161 except for special purposes.
4162
4163 \c{ALIGN} and \c{ALIGNB}, being simple macros, perform no error
4164 checking: they cannot warn you if their first argument fails to be a
4165 power of two, or if their second argument generates more than one
4166 byte of code. In each of these cases they will silently do the wrong
4167 thing.
4168
4169 \c{ALIGNB} (or \c{ALIGN} with a second argument of \c{RESB 1}) can
4170 be used within structure definitions:
4171
4172 \c struc mytype2
4173 \c
4174 \c   mt_byte:
4175 \c         resb 1
4176 \c         alignb 2
4177 \c   mt_word:
4178 \c         resw 1
4179 \c         alignb 4
4180 \c   mt_long:
4181 \c         resd 1
4182 \c   mt_str:
4183 \c         resb 32
4184 \c
4185 \c endstruc
4186
4187 This will ensure that the structure members are sensibly aligned
4188 relative to the base of the structure.
4189
4190 A final caveat: \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} work relative to the
4191 beginning of the \e{section}, not the beginning of the address space
4192 in the final executable. Aligning to a 16-byte boundary when the
4193 section you're in is only guaranteed to be aligned to a 4-byte
4194 boundary, for example, is a waste of effort. Again, NASM does not
4195 check that the section's alignment characteristics are sensible for
4196 the use of \c{ALIGN} or \c{ALIGNB}.
4197
4198 Both \c{ALIGN} and \c{ALIGNB} do call \c{SECTALIGN} macro implicitly.
4199 See \k{sectalign} for details.
4200
4201 See also the \c{smartalign} standard macro package, \k{pkg_smartalign}.
4202
4203
4204 \S{sectalign} \i\c{SECTALIGN}: Section Alignment
4205
4206 The \c{SECTALIGN} macros provides a way to modify alignment attribute
4207 of output file section. Unlike the \c{align=} attribute (which is allowed
4208 at section definition only) the \c{SECTALIGN} macro may be used at any time.
4209
4210 For example the directive
4211
4212 \c SECTALIGN 16
4213
4214 sets the section alignment requirements to 16 bytes. Once increased it can
4215 not be decreased, the magnitude may grow only.
4216
4217 Note that \c{ALIGN} (see \k{align}) calls the \c{SECTALIGN} macro implicitly
4218 so the active section alignment requirements may be updated. This is by default
4219 behaviour, if for some reason you want the \c{ALIGN} do not call \c{SECTALIGN}
4220 at all use the directive
4221
4222 \c SECTALIGN OFF
4223
4224 It is still possible to turn in on again by
4225
4226 \c SECTALIGN ON
4227
4228
4229 \C{macropkg} \i{Standard Macro Packages}
4230
4231 The \i\c{%use} directive (see \k{use}) includes one of the standard
4232 macro packages included with the NASM distribution and compiled into
4233 the NASM binary.  It operates like the \c{%include} directive (see
4234 \k{include}), but the included contents is provided by NASM itself.
4235
4236 The names of standard macro packages are case insensitive, and can be
4237 quoted or not.
4238
4239
4240 \H{pkg_altreg} \i\c{altreg}: \i{Alternate Register Names}
4241
4242 The \c{altreg} standard macro package provides alternate register
4243 names.  It provides numeric register names for all registers (not just
4244 \c{R8}-\c{R15}), the Intel-defined aliases \c{R8L}-\c{R15L} for the
4245 low bytes of register (as opposed to the NASM/AMD standard names
4246 \c{R8B}-\c{R15B}), and the names \c{R0H}-\c{R3H} (by analogy with
4247 \c{R0L}-\c{R3L}) for \c{AH}, \c{CH}, \c{DH}, and \c{BH}.
4248
4249 Example use:
4250
4251 \c %use altreg
4252 \c
4253 \c proc:
4254 \c       mov r0l,r3h                    ; mov al,bh
4255 \c       ret
4256
4257 See also \k{reg64}.
4258
4259
4260 \H{pkg_smartalign} \i\c{smartalign}\I{align, smart}: Smart \c{ALIGN} Macro
4261
4262 The \c{smartalign} standard macro package provides for an \i\c{ALIGN}
4263 macro which is more powerful than the default (and
4264 backwards-compatible) one (see \k{align}).  When the \c{smartalign}
4265 package is enabled, when \c{ALIGN} is used without a second argument,
4266 NASM will generate a sequence of instructions more efficient than a
4267 series of \c{NOP}.  Furthermore, if the padding exceeds a specific
4268 threshold, then NASM will generate a jump over the entire padding
4269 sequence.
4270
4271 The specific instructions generated can be controlled with the
4272 new \i\c{ALIGNMODE} macro.  This macro takes two parameters: one mode,
4273 and an optional jump threshold override. If (for any reason) you need
4274 to turn off the jump completely just set jump threshold value to -1
4275 (or set it to \c{nojmp}). The following modes are possible:
4276
4277 \b \c{generic}: Works on all x86 CPUs and should have reasonable
4278 performance.  The default jump threshold is 8.  This is the
4279 default.
4280
4281 \b \c{nop}: Pad out with \c{NOP} instructions.  The only difference
4282 compared to the standard \c{ALIGN} macro is that NASM can still jump
4283 over a large padding area.  The default jump threshold is 16.
4284
4285 \b \c{k7}: Optimize for the AMD K7 (Athlon/Althon XP).  These
4286 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4287 threshold is 16.
4288
4289 \b \c{k8}: Optimize for the AMD K8 (Opteron/Althon 64).  These
4290 instructions should still work on all x86 CPUs.  The default jump
4291 threshold is 16.
4292
4293 \b \c{p6}: Optimize for Intel CPUs.  This uses the long \c{NOP}
4294 instructions first introduced in Pentium Pro.  This is incompatible
4295 with all CPUs of family 5 or lower, as well as some VIA CPUs and
4296 several virtualization solutions.  The default jump threshold is 16.
4297
4298 The macro \i\c{__ALIGNMODE__} is defined to contain the current
4299 alignment mode.  A number of other macros beginning with \c{__ALIGN_}
4300 are used internally by this macro package.
4301
4302
4303 \H{pkg_fp} \i\c\{fp}: Floating-point macros
4304
4305 This packages contains the following floating-point convenience macros:
4306
4307 \c %define Inf             __Infinity__
4308 \c %define NaN             __QNaN__
4309 \c %define QNaN            __QNaN__
4310 \c %define SNaN            __SNaN__
4311 \c 
4312 \c %define float8(x)       __float8__(x)
4313 \c %define float16(x)      __float16__(x)
4314 \c %define float32(x)      __float32__(x)
4315 \c %define float64(x)      __float64__(x)
4316 \c %define float80m(x)     __float80m__(x)
4317 \c %define float80e(x)     __float80e__(x)
4318 \c %define float128l(x)    __float128l__(x)
4319 \c %define float128h(x)    __float128h__(x)
4320
4321
4322 \H{pkg_ifunc} \i\c{ifunc}: \i{Integer functions}
4323
4324 This package contains a set of macros which implement integer
4325 functions.  These are actually implemented as special operators, but
4326 are most conveniently accessed via this macro package.
4327
4328 The macros provided are:
4329
4330 \S{ilog2} \i{Integer logarithms}
4331
4332 These functions calculate the integer logarithm base 2 of their
4333 argument, considered as an unsigned integer.  The only differences
4334 between the functions is their behavior if the argument provided is
4335 not a power of two.
4336
4337 The function \i\c{ilog2e()} (alias \i\c{ilog2()}) generate an error if
4338 the argument is not a power of two.
4339
4340 The function \i\c{ilog2w()} generate a warning if the argument is not
4341 a power of two.
4342
4343 The function \i\c{ilog2f()} rounds the argument down to the nearest
4344 power of two; if the argument is zero it returns zero.
4345
4346 The function \i\c{ilog2c()} rounds the argument up to the nearest
4347 power of two.
4348
4349
4350 \C{directive} \i{Assembler Directives}
4351
4352 NASM, though it attempts to avoid the bureaucracy of assemblers like
4353 MASM and TASM, is nevertheless forced to support a \e{few}
4354 directives. These are described in this chapter.
4355
4356 NASM's directives come in two types: \I{user-level
4357 directives}\e{user-level} directives and \I{primitive
4358 directives}\e{primitive} directives. Typically, each directive has a
4359 user-level form and a primitive form. In almost all cases, we
4360 recommend that users use the user-level forms of the directives,
4361 which are implemented as macros which call the primitive forms.
4362
4363 Primitive directives are enclosed in square brackets; user-level
4364 directives are not.
4365
4366 In addition to the universal directives described in this chapter,
4367 each object file format can optionally supply extra directives in
4368 order to control particular features of that file format. These
4369 \I{format-specific directives}\e{format-specific} directives are
4370 documented along with the formats that implement them, in \k{outfmt}.
4371
4372
4373 \H{bits} \i\c{BITS}: Specifying Target \i{Processor Mode}
4374
4375 The \c{BITS} directive specifies whether NASM should generate code
4376 \I{16-bit mode, versus 32-bit mode}designed to run on a processor
4377 operating in 16-bit mode, 32-bit mode or 64-bit mode. The syntax is
4378 \c{BITS XX}, where XX is 16, 32 or 64.
4379
4380 In most cases, you should not need to use \c{BITS} explicitly. The
4381 \c{aout}, \c{coff}, \c{elf}, \c{macho}, \c{win32} and \c{win64}
4382 object formats, which are designed for use in 32-bit or 64-bit
4383 operating systems, all cause NASM to select 32-bit or 64-bit mode,
4384 respectively, by default. The \c{obj} object format allows you
4385 to specify each segment you define as either \c{USE16} or \c{USE32},
4386 and NASM will set its operating mode accordingly, so the use of the
4387 \c{BITS} directive is once again unnecessary.
4388
4389 The most likely reason for using the \c{BITS} directive is to write
4390 32-bit or 64-bit code in a flat binary file; this is because the \c{bin}
4391 output format defaults to 16-bit mode in anticipation of it being
4392 used most frequently to write DOS \c{.COM} programs, DOS \c{.SYS}
4393 device drivers and boot loader software.
4394
4395 You do \e{not} need to specify \c{BITS 32} merely in order to use
4396 32-bit instructions in a 16-bit DOS program; if you do, the
4397 assembler will generate incorrect code because it will be writing
4398 code targeted at a 32-bit platform, to be run on a 16-bit one.
4399
4400 When NASM is in \c{BITS 16} mode, instructions which use 32-bit
4401 data are prefixed with an 0x66 byte, and those referring to 32-bit
4402 addresses have an 0x67 prefix. In \c{BITS 32} mode, the reverse is
4403 true: 32-bit instructions require no prefixes, whereas instructions
4404 using 16-bit data need an 0x66 and those working on 16-bit addresses
4405 need an 0x67.
4406
4407 When NASM is in \c{BITS 64} mode, most instructions operate the same
4408 as they do for \c{BITS 32} mode. However, there are 8 more general and
4409 SSE registers, and 16-bit addressing is no longer supported.
4410
4411 The default address size is 64 bits; 32-bit addressing can be selected
4412 with the 0x67 prefix.  The default operand size is still 32 bits,
4413 however, and the 0x66 prefix selects 16-bit operand size.  The \c{REX}
4414 prefix is used both to select 64-bit operand size, and to access the
4415 new registers. NASM automatically inserts REX prefixes when
4416 necessary.
4417
4418 When the \c{REX} prefix is used, the processor does not know how to
4419 address the AH, BH, CH or DH (high 8-bit legacy) registers. Instead,
4420 it is possible to access the the low 8-bits of the SP, BP SI and DI
4421 registers as SPL, BPL, SIL and DIL, respectively; but only when the
4422 REX prefix is used.
4423
4424 The \c{BITS} directive has an exactly equivalent primitive form,
4425 \c{[BITS 16]}, \c{[BITS 32]} and \c{[BITS 64]}. The user-level form is
4426 a macro which has no function other than to call the primitive form.
4427
4428 Note that the space is neccessary, e.g. \c{BITS32} will \e{not} work!
4429
4430 \S{USE16 & USE32} \i\c{USE16} & \i\c{USE32}: Aliases for BITS
4431
4432 The `\c{USE16}' and `\c{USE32}' directives can be used in place of
4433 `\c{BITS 16}' and `\c{BITS 32}', for compatibility with other assemblers.
4434
4435
4436 \H{default} \i\c{DEFAULT}: Change the assembler defaults
4437
4438 The \c{DEFAULT} directive changes the assembler defaults.  Normally,
4439 NASM defaults to a mode where the programmer is expected to explicitly
4440 specify most features directly.  However, this is occationally
4441 obnoxious, as the explicit form is pretty much the only one one wishes
4442 to use.
4443
4444 Currently, \c{DEFAULT} can set \c{REL} & \c{ABS} and \c{BND} & \c{NOBND}.
4445
4446 \S{REL & ABS} \i\c{REL} & \i\c{ABS}: RIP-relative addressing
4447
4448 This sets whether registerless instructions in 64-bit mode are \c{RIP}-relative
4449 or not. By default, they are absolute unless overridden with the \i\c{REL}
4450 specifier (see \k{effaddr}).  However, if \c{DEFAULT REL} is
4451 specified, \c{REL} is default, unless overridden with the \c{ABS}
4452 specifier, \e{except when used with an FS or GS segment override}.
4453
4454 The special handling of \c{FS} and \c{GS} overrides are due to the
4455 fact that these registers are generally used as thread pointers or
4456 other special functions in 64-bit mode, and generating
4457 \c{RIP}-relative addresses would be extremely confusing.
4458
4459 \c{DEFAULT REL} is disabled with \c{DEFAULT ABS}.
4460
4461 \S{BND & NOBND} \i\c{BND} & \i\c{NOBND}: \c{BND} prefix
4462
4463 If \c{DEFAULT BND} is set, all bnd-prefix available instructions following
4464 this directive are prefixed with bnd. To override it, \c{NOBND} prefix can
4465 be used.
4466
4467 \c  DEFAULT BND
4468 \c      call foo            ; BND will be prefixed
4469 \c      nobnd call foo      ; BND will NOT be prefixed
4470
4471 \c{DEFAULT NOBND} can disable \c{DEFAULT BND} and then \c{BND} prefix will be
4472 added only when explicitly specified in code.
4473
4474 \c{DEFAULT BND} is expected to be the normal configuration for writing
4475 MPX-enabled code.
4476
4477 \H{section} \i\c{SECTION} or \i\c{SEGMENT}: Changing and \i{Defining
4478 Sections}
4479
4480 \I{changing sections}\I{switching between sections}The \c{SECTION}
4481 directive (\c{SEGMENT} is an exactly equivalent synonym) changes
4482 which section of the output file the code you write will be
4483 assembled into. In some object file formats, the number and names of
4484 sections are fixed; in others, the user may make up as many as they
4485 wish. Hence \c{SECTION} may sometimes give an error message, or may
4486 define a new section, if you try to switch to a section that does
4487 not (yet) exist.
4488
4489 The Unix object formats, and the \c{bin} object format (but see
4490 \k{multisec}, all support
4491 the \i{standardized section names} \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}
4492 for the code, data and uninitialized-data sections. The \c{obj}
4493 format, by contrast, does not recognize these section names as being
4494 special, and indeed will strip off the leading period of any section
4495 name that has one.
4496
4497
4498 \S{sectmac} The \i\c{__SECT__} Macro
4499
4500 The \c{SECTION} directive is unusual in that its user-level form
4501 functions differently from its primitive form. The primitive form,
4502 \c{[SECTION xyz]}, simply switches the current target section to the
4503 one given. The user-level form, \c{SECTION xyz}, however, first
4504 defines the single-line macro \c{__SECT__} to be the primitive
4505 \c{[SECTION]} directive which it is about to issue, and then issues
4506 it. So the user-level directive
4507
4508 \c         SECTION .text
4509
4510 expands to the two lines
4511
4512 \c %define __SECT__        [SECTION .text]
4513 \c         [SECTION .text]
4514
4515 Users may find it useful to make use of this in their own macros.
4516 For example, the \c{writefile} macro defined in \k{mlmacgre} can be
4517 usefully rewritten in the following more sophisticated form:
4518
4519 \c %macro  writefile 2+
4520 \c
4521 \c         [section .data]
4522 \c
4523 \c   %%str:        db      %2
4524 \c   %%endstr:
4525 \c
4526 \c         __SECT__
4527 \c
4528 \c         mov     dx,%%str
4529 \c         mov     cx,%%endstr-%%str
4530 \c         mov     bx,%1
4531 \c         mov     ah,0x40
4532 \c         int     0x21
4533 \c
4534 \c %endmacro
4535
4536 This form of the macro, once passed a string to output, first
4537 switches temporarily to the data section of the file, using the
4538 primitive form of the \c{SECTION} directive so as not to modify
4539 \c{__SECT__}. It then declares its string in the data section, and
4540 then invokes \c{__SECT__} to switch back to \e{whichever} section
4541 the user was previously working in. It thus avoids the need, in the
4542 previous version of the macro, to include a \c{JMP} instruction to
4543 jump over the data, and also does not fail if, in a complicated
4544 \c{OBJ} format module, the user could potentially be assembling the
4545 code in any of several separate code sections.
4546
4547
4548 \H{absolute} \i\c{ABSOLUTE}: Defining Absolute Labels
4549
4550 The \c{ABSOLUTE} directive can be thought of as an alternative form
4551 of \c{SECTION}: it causes the subsequent code to be directed at no
4552 physical section, but at the hypothetical section starting at the
4553 given absolute address. The only instructions you can use in this
4554 mode are the \c{RESB} family.
4555
4556 \c{ABSOLUTE} is used as follows:
4557
4558 \c absolute 0x1A
4559 \c
4560 \c     kbuf_chr    resw    1
4561 \c     kbuf_free   resw    1
4562 \c     kbuf        resw    16
4563
4564 This example describes a section of the PC BIOS data area, at
4565 segment address 0x40: the above code defines \c{kbuf_chr} to be
4566 0x1A, \c{kbuf_free} to be 0x1C, and \c{kbuf} to be 0x1E.
4567
4568 The user-level form of \c{ABSOLUTE}, like that of \c{SECTION},
4569 redefines the \i\c{__SECT__} macro when it is invoked.
4570
4571 \i\c{STRUC} and \i\c{ENDSTRUC} are defined as macros which use
4572 \c{ABSOLUTE} (and also \c{__SECT__}).
4573
4574 \c{ABSOLUTE} doesn't have to take an absolute constant as an
4575 argument: it can take an expression (actually, a \i{critical
4576 expression}: see \k{crit}) and it can be a value in a segment. For
4577 example, a TSR can re-use its setup code as run-time BSS like this:
4578
4579 \c         org     100h               ; it's a .COM program
4580 \c
4581 \c         jmp     setup              ; setup code comes last
4582 \c
4583 \c         ; the resident part of the TSR goes here
4584 \c setup:
4585 \c         ; now write the code that installs the TSR here
4586 \c
4587 \c absolute setup
4588 \c
4589 \c runtimevar1     resw    1
4590 \c runtimevar2     resd    20
4591 \c
4592 \c tsr_end:
4593
4594 This defines some variables `on top of' the setup code, so that
4595 after the setup has finished running, the space it took up can be
4596 re-used as data storage for the running TSR. The symbol `tsr_end'
4597 can be used to calculate the total size of the part of the TSR that
4598 needs to be made resident.
4599
4600
4601 \H{extern} \i\c{EXTERN}: \i{Importing Symbols} from Other Modules
4602
4603 \c{EXTERN} is similar to the MASM directive \c{EXTRN} and the C
4604 keyword \c{extern}: it is used to declare a symbol which is not
4605 defined anywhere in the module being assembled, but is assumed to be
4606 defined in some other module and needs to be referred to by this
4607 one. Not every object-file format can support external variables:
4608 the \c{bin} format cannot.
4609
4610 The \c{EXTERN} directive takes as many arguments as you like. Each
4611 argument is the name of a symbol:
4612
4613 \c extern  _printf
4614 \c extern  _sscanf,_fscanf
4615
4616 Some object-file formats provide extra features to the \c{EXTERN}
4617 directive. In all cases, the extra features are used by suffixing a
4618 colon to the symbol name followed by object-format specific text.
4619 For example, the \c{obj} format allows you to declare that the
4620 default segment base of an external should be the group \c{dgroup}
4621 by means of the directive
4622
4623 \c extern  _variable:wrt dgroup
4624
4625 The primitive form of \c{EXTERN} differs from the user-level form
4626 only in that it can take only one argument at a time: the support
4627 for multiple arguments is implemented at the preprocessor level.
4628
4629 You can declare the same variable as \c{EXTERN} more than once: NASM
4630 will quietly ignore the second and later redeclarations. You can't
4631 declare a variable as \c{EXTERN} as well as something else, though.
4632
4633
4634 \H{global} \i\c{GLOBAL}: \i{Exporting Symbols} to Other Modules
4635
4636 \c{GLOBAL} is the other end of \c{EXTERN}: if one module declares a
4637 symbol as \c{EXTERN} and refers to it, then in order to prevent
4638 linker errors, some other module must actually \e{define} the
4639 symbol and declare it as \c{GLOBAL}. Some assemblers use the name
4640 \i\c{PUBLIC} for this purpose.
4641
4642 The \c{GLOBAL} directive applying to a symbol must appear \e{before}
4643 the definition of the symbol.
4644
4645 \c{GLOBAL} uses the same syntax as \c{EXTERN}, except that it must
4646 refer to symbols which \e{are} defined in the same module as the
4647 \c{GLOBAL} directive. For example:
4648
4649 \c global _main
4650 \c _main:
4651 \c         ; some code
4652
4653 \c{GLOBAL}, like \c{EXTERN}, allows object formats to define private
4654 extensions by means of a colon. The \c{elf} object format, for
4655 example, lets you specify whether global data items are functions or
4656 data:
4657
4658 \c global  hashlookup:function, hashtable:data
4659
4660 Like \c{EXTERN}, the primitive form of \c{GLOBAL} differs from the
4661 user-level form only in that it can take only one argument at a
4662 time.
4663
4664
4665 \H{common} \i\c{COMMON}: Defining Common Data Areas
4666
4667 The \c{COMMON} directive is used to declare \i\e{common variables}.
4668 A common variable is much like a global variable declared in the
4669 uninitialized data section, so that
4670
4671 \c common  intvar  4
4672
4673 is similar in function to
4674
4675 \c global  intvar
4676 \c section .bss
4677 \c
4678 \c intvar  resd    1
4679
4680 The difference is that if more than one module defines the same
4681 common variable, then at link time those variables will be
4682 \e{merged}, and references to \c{intvar} in all modules will point
4683 at the same piece of memory.
4684
4685 Like \c{GLOBAL} and \c{EXTERN}, \c{COMMON} supports object-format
4686 specific extensions. For example, the \c{obj} format allows common
4687 variables to be NEAR or FAR, and the \c{elf} format allows you to
4688 specify the alignment requirements of a common variable:
4689
4690 \c common  commvar  4:near  ; works in OBJ
4691 \c common  intarray 100:4   ; works in ELF: 4 byte aligned
4692
4693 Once again, like \c{EXTERN} and \c{GLOBAL}, the primitive form of
4694 \c{COMMON} differs from the user-level form only in that it can take
4695 only one argument at a time.
4696
4697
4698 \H{CPU} \i\c{CPU}: Defining CPU Dependencies
4699
4700 The \i\c{CPU} directive restricts assembly to those instructions which
4701 are available on the specified CPU.
4702
4703 Options are:
4704
4705 \b\c{CPU 8086}          Assemble only 8086 instruction set
4706
4707 \b\c{CPU 186}           Assemble instructions up to the 80186 instruction set
4708
4709 \b\c{CPU 286}           Assemble instructions up to the 286 instruction set
4710
4711 \b\c{CPU 386}           Assemble instructions up to the 386 instruction set
4712
4713 \b\c{CPU 486}           486 instruction set
4714
4715 \b\c{CPU 586}           Pentium instruction set
4716
4717 \b\c{CPU PENTIUM}       Same as 586
4718
4719 \b\c{CPU 686}           P6 instruction set
4720
4721 \b\c{CPU PPRO}          Same as 686
4722
4723 \b\c{CPU P2}            Same as 686
4724
4725 \b\c{CPU P3}            Pentium III (Katmai) instruction sets
4726
4727 \b\c{CPU KATMAI}        Same as P3
4728
4729 \b\c{CPU P4}            Pentium 4 (Willamette) instruction set
4730
4731 \b\c{CPU WILLAMETTE}    Same as P4
4732
4733 \b\c{CPU PRESCOTT}      Prescott instruction set
4734
4735 \b\c{CPU X64}           x86-64 (x64/AMD64/Intel 64) instruction set
4736
4737 \b\c{CPU IA64}          IA64 CPU (in x86 mode) instruction set
4738
4739 All options are case insensitive.  All instructions will be selected
4740 only if they apply to the selected CPU or lower.  By default, all
4741 instructions are available.
4742
4743
4744 \H{FLOAT} \i\c{FLOAT}: Handling of \I{floating-point, constants}floating-point constants
4745
4746 By default, floating-point constants are rounded to nearest, and IEEE
4747 denormals are supported.  The following options can be set to alter
4748 this behaviour:
4749
4750 \b\c{FLOAT DAZ}         Flush denormals to zero
4751
4752 \b\c{FLOAT NODAZ}       Do not flush denormals to zero (default)
4753
4754 \b\c{FLOAT NEAR}        Round to nearest (default)
4755
4756 \b\c{FLOAT UP}          Round up (toward +Infinity)
4757
4758 \b\c{FLOAT DOWN}        Round down (toward -Infinity)
4759
4760 \b\c{FLOAT ZERO}        Round toward zero
4761
4762 \b\c{FLOAT DEFAULT}     Restore default settings
4763
4764 The standard macros \i\c{__FLOAT_DAZ__}, \i\c{__FLOAT_ROUND__}, and
4765 \i\c{__FLOAT__} contain the current state, as long as the programmer
4766 has avoided the use of the brackeded primitive form, (\c{[FLOAT]}).
4767
4768 \c{__FLOAT__} contains the full set of floating-point settings; this
4769 value can be saved away and invoked later to restore the setting.
4770
4771
4772 \C{outfmt} \i{Output Formats}
4773
4774 NASM is a portable assembler, designed to be able to compile on any
4775 ANSI C-supporting platform and produce output to run on a variety of
4776 Intel x86 operating systems. For this reason, it has a large number
4777 of available output formats, selected using the \i\c{-f} option on
4778 the NASM \i{command line}. Each of these formats, along with its
4779 extensions to the base NASM syntax, is detailed in this chapter.
4780
4781 As stated in \k{opt-o}, NASM chooses a \i{default name} for your
4782 output file based on the input file name and the chosen output
4783 format. This will be generated by removing the \i{extension}
4784 (\c{.asm}, \c{.s}, or whatever you like to use) from the input file
4785 name, and substituting an extension defined by the output format.
4786 The extensions are given with each format below.
4787
4788
4789 \H{binfmt} \i\c{bin}: \i{Flat-Form Binary}\I{pure binary} Output
4790
4791 The \c{bin} format does not produce object files: it generates
4792 nothing in the output file except the code you wrote. Such `pure
4793 binary' files are used by \i{MS-DOS}: \i\c{.COM} executables and
4794 \i\c{.SYS} device drivers are pure binary files. Pure binary output
4795 is also useful for \i{operating system} and \i{boot loader}
4796 development.
4797
4798 The \c{bin} format supports \i{multiple section names}. For details of
4799 how NASM handles sections in the \c{bin} format, see \k{multisec}.
4800
4801 Using the \c{bin} format puts NASM by default into 16-bit mode (see
4802 \k{bits}). In order to use \c{bin} to write 32-bit or 64-bit code,
4803 such as an OS kernel, you need to explicitly issue the \I\c{BITS}\c{BITS 32}
4804 or \I\c{BITS}\c{BITS 64} directive.
4805
4806 \c{bin} has no default output file name extension: instead, it
4807 leaves your file name as it is once the original extension has been
4808 removed. Thus, the default is for NASM to assemble \c{binprog.asm}
4809 into a binary file called \c{binprog}.
4810
4811
4812 \S{org} \i\c{ORG}: Binary File \i{Program Origin}
4813
4814 The \c{bin} format provides an additional directive to the list
4815 given in \k{directive}: \c{ORG}. The function of the \c{ORG}
4816 directive is to specify the origin address which NASM will assume
4817 the program begins at when it is loaded into memory.
4818
4819 For example, the following code will generate the longword
4820 \c{0x00000104}:
4821
4822 \c         org     0x100
4823 \c         dd      label
4824 \c label:
4825
4826 Unlike the \c{ORG} directive provided by MASM-compatible assemblers,
4827 which allows you to jump around in the object file and overwrite
4828 code you have already generated, NASM's \c{ORG} does exactly what
4829 the directive says: \e{origin}. Its sole function is to specify one
4830 offset which is added to all internal address references within the
4831 section; it does not permit any of the trickery that MASM's version
4832 does. See \k{proborg} for further comments.
4833
4834
4835 \S{binseg} \c{bin} Extensions to the \c{SECTION}
4836 Directive\I{SECTION, bin extensions to}
4837
4838 The \c{bin} output format extends the \c{SECTION} (or \c{SEGMENT})
4839 directive to allow you to specify the alignment requirements of
4840 segments. This is done by appending the \i\c{ALIGN} qualifier to the
4841 end of the section-definition line. For example,
4842
4843 \c section .data   align=16
4844
4845 switches to the section \c{.data} and also specifies that it must be
4846 aligned on a 16-byte boundary.
4847
4848 The parameter to \c{ALIGN} specifies how many low bits of the
4849 section start address must be forced to zero. The alignment value
4850 given may be any power of two.\I{section alignment, in
4851 bin}\I{segment alignment, in bin}\I{alignment, in bin sections}
4852
4853
4854 \S{multisec} \i{Multisection}\I{bin, multisection} Support for the \c{bin} Format
4855
4856 The \c{bin} format allows the use of multiple sections, of arbitrary names,
4857 besides the "known" \c{.text}, \c{.data}, and \c{.bss} names.
4858
4859 \b Sections may be designated \i\c{progbits} or \i\c{nobits}. Default
4860 is \c{progbits} (except \c{.bss}, which defaults to \c{nobits},
4861 of course).
4862
4863 \b Sections can be aligned at a specified boundary following the previous
4864 section with \c{align=}, or at an arbitrary byte-granular position with
4865 \i\c{start=}.
4866
4867 \b Sections can be given a virtual start address, which will be used
4868 for the calculation of all memory references within that section
4869 with \i\c{vstart=}.
4870
4871 \b Sections can be ordered using \i\c{follows=}\c{<section>} or
4872 \i\c{vfollows=}\c{<section>} as an alternative to specifying an explicit
4873 start address.
4874
4875 \b Arguments to \c{org}, \c{start}, \c{vstart}, and \c{align=} are
4876 critical expressions. See \k{crit}. E.g. \c{align=(1 << ALIGN_SHIFT)}
4877 - \c{ALIGN_SHIFT} must be defined before it is used here.
4878
4879 \b Any code which comes before an explicit \c{SECTION} directive
4880 is directed by default into the \c{.text} section.
4881
4882 \b If an \c{ORG} statement is not given, \c{ORG 0} is used
4883 by default.
4884
4885 \b The \c{.bss} section will be placed after the last \c{progbits}
4886 section, unless \c{start=}, \c{vstart=}, \c{follows=}, or \c{vfollows=}
4887 has been specified.
4888
4889 \b All sections are aligned on dword boundaries, unless a different
4890 alignment has been specified.
4891
4892 \b Sections may not overlap.
4893
4894 \b NASM creates the \c{section.<secname>.start} for each section,
4895 which may be used in your code.
4896
4897 \S{map}\i{Map Files}
4898
4899 Map files can be generated in \c{-f bin} format by means of the \c{[map]}
4900 option. Map types of \c{all} (default), \c{brief}, \c{sections}, \c{segments},
4901 or \c{symbols} may be specified. Output may be directed to \c{stdout}
4902 (default), \c{stderr}, or a specified file. E.g.
4903 \c{[map symbols myfile.map]}. No "user form" exists, the square
4904 brackets must be used.
4905
4906
4907 \H{ithfmt} \i\c{ith}: \i{Intel Hex} Output
4908
4909 The \c{ith} file format produces Intel hex-format files.  Just as the
4910 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4911 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4912 similar utilities.
4913
4914 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4915 the \c{ith} file format.
4916
4917 \c{ith} provides a default output file-name extension of \c{.ith}.
4918
4919
4920 \H{srecfmt} \i\c{srec}: \i{Motorola S-Records} Output
4921
4922 The \c{srec} file format produces Motorola S-records files.  Just as the
4923 \c{bin} format, this is a flat memory image format with no support for
4924 relocation or linking.  It is usually used with ROM programmers and
4925 similar utilities.
4926
4927 All extensions supported by the \c{bin} file format is also supported by
4928 the \c{srec} file format.
4929
4930 \c{srec} provides a default output file-name extension of \c{.srec}.
4931
4932
4933 \H{objfmt} \i\c{obj}: \i{Microsoft OMF}\I{OMF} Object Files
4934
4935 The \c{obj} file format (NASM calls it \c{obj} rather than \c{omf}
4936 for historical reasons) is the one produced by \i{MASM} and
4937 \i{TASM}, which is typically fed to 16-bit DOS linkers to produce
4938 \i\c{.EXE} files. It is also the format used by \i{OS/2}.
4939
4940 \c{obj} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
4941
4942 \c{obj} is not exclusively a 16-bit format, though: NASM has full
4943 support for the 32-bit extensions to the format. In particular,
4944 32-bit \c{obj} format files are used by \i{Borland's Win32
4945 compilers}, instead of using Microsoft's newer \i\c{win32} object
4946 file format.
4947
4948 The \c{obj} format does not define any special segment names: you
4949 can call your segments anything you like. Typical names for segments
4950 in \c{obj} format files are \c{CODE}, \c{DATA} and \c{BSS}.
4951
4952 If your source file contains code before specifying an explicit
4953 \c{SEGMENT} directive, then NASM will invent its own segment called
4954 \i\c{__NASMDEFSEG} for you.
4955
4956 When you define a segment in an \c{obj} file, NASM defines the
4957 segment name as a symbol as well, so that you can access the segment
4958 address of the segment. So, for example:
4959
4960 \c segment data
4961 \c
4962 \c dvar:   dw      1234
4963 \c
4964 \c segment code
4965 \c
4966 \c function:
4967 \c         mov     ax,data         ; get segment address of data
4968 \c         mov     ds,ax           ; and move it into DS
4969 \c         inc     word [dvar]     ; now this reference will work
4970 \c         ret
4971
4972 The \c{obj} format also enables the use of the \i\c{SEG} and
4973 \i\c{WRT} operators, so that you can write code which does things
4974 like
4975
4976 \c extern  foo
4977 \c
4978 \c       mov   ax,seg foo            ; get preferred segment of foo
4979 \c       mov   ds,ax
4980 \c       mov   ax,data               ; a different segment
4981 \c       mov   es,ax
4982 \c       mov   ax,[ds:foo]           ; this accesses `foo'
4983 \c       mov   [es:foo wrt data],bx  ; so does this
4984
4985
4986 \S{objseg} \c{obj} Extensions to the \c{SEGMENT}
4987 Directive\I{SEGMENT, obj extensions to}
4988
4989 The \c{obj} output format extends the \c{SEGMENT} (or \c{SECTION})
4990 directive to allow you to specify various properties of the segment
4991 you are defining. This is done by appending extra qualifiers to the
4992 end of the segment-definition line. For example,
4993
4994 \c segment code private align=16
4995
4996 defines the segment \c{code}, but also declares it to be a private
4997 segment, and requires that the portion of it described in this code
4998 module must be aligned on a 16-byte boundary.
4999
5000 The available qualifiers are:
5001
5002 \b \i\c{PRIVATE}, \i\c{PUBLIC}, \i\c{COMMON} and \i\c{STACK} specify
5003 the combination characteristics of the segment. \c{PRIVATE} segments
5004 do not get combined with any others by the linker; \c{PUBLIC} and
5005 \c{STACK} segments get concatenated together at link time; and
5006 \c{COMMON} segments all get overlaid on top of each other rather
5007 than stuck end-to-end.
5008
5009 \b \i\c{ALIGN} is used, as shown above, to specify how many low bits
5010 of the segment start address must be forced to zero. The alignment
5011 value given may be any power of two from 1 to 4096; in reality, the
5012 only values supported are 1, 2, 4, 16, 256 and 4096, so if 8 is
5013 specified it will be rounded up to 16, and 32, 64 and 128 will all
5014 be rounded up to 256, and so on. Note that alignment to 4096-byte
5015 boundaries is a \i{PharLap} extension to the format and may not be
5016 supported by all linkers.\I{section alignment, in OBJ}\I{segment
5017 alignment, in OBJ}\I{alignment, in OBJ sections}
5018
5019 \b \i\c{CLASS} can be used to specify the segment class; this feature
5020 indicates to the linker that segments of the same class should be
5021 placed near each other in the output file. The class name can be any
5022 word, e.g. \c{CLASS=CODE}.
5023
5024 \b \i\c{OVERLAY}, like \c{CLASS}, is specified with an arbitrary word
5025 as an argument, and provides overlay information to an
5026 overlay-capable linker.
5027
5028 \b Segments can be declared as \i\c{USE16} or \i\c{USE32}, which has
5029 the effect of recording the choice in the object file and also
5030 ensuring that NASM's default assembly mode when assembling in that
5031 segment is 16-bit or 32-bit respectively.
5032
5033 \b When writing \i{OS/2} object files, you should declare 32-bit
5034 segments as \i\c{FLAT}, which causes the default segment base for
5035 anything in the segment to be the special group \c{FLAT}, and also
5036 defines the group if it is not already defined.
5037
5038 \b The \c{obj} file format also allows segments to be declared as
5039 having a pre-defined absolute segment address, although no linkers
5040 are currently known to make sensible use of this feature;
5041 nevertheless, NASM allows you to declare a segment such as
5042 \c{SEGMENT SCREEN ABSOLUTE=0xB800} if you need to. The \i\c{ABSOLUTE}
5043 and \c{ALIGN} keywords are mutually exclusive.
5044
5045 NASM's default segment attributes are \c{PUBLIC}, \c{ALIGN=1}, no
5046 class, no overlay, and \c{USE16}.
5047
5048
5049 \S{group} \i\c{GROUP}: Defining Groups of Segments\I{segments, groups of}
5050
5051 The \c{obj} format also allows segments to be grouped, so that a
5052 single segment register can be used to refer to all the segments in
5053 a group. NASM therefore supplies the \c{GROUP} directive, whereby
5054 you can code
5055
5056 \c segment data
5057 \c
5058 \c         ; some data
5059 \c
5060 \c segment bss
5061 \c
5062 \c         ; some uninitialized data
5063 \c
5064 \c group dgroup data bss
5065
5066 which will define a group called \c{dgroup} to contain the segments
5067 \c{data} and \c{bss}. Like \c{SEGMENT}, \c{GROUP} causes the group
5068 name to be defined as a symbol, so that you can refer to a variable
5069 \c{var} in the \c{data} segment as \c{var wrt data} or as \c{var wrt
5070 dgroup}, depending on which segment value is currently in your
5071 segment register.
5072
5073 If you just refer to \c{var}, however, and \c{var} is declared in a
5074 segment which is part of a group, then NASM will default to giving
5075 you the offset of \c{var} from the beginning of the \e{group}, not
5076 the \e{segment}. Therefore \c{SEG var}, also, will return the group
5077 base rather than the segment base.
5078
5079 NASM will allow a segment to be part of more than one group, but
5080 will generate a warning if you do this. Variables declared in a
5081 segment which is part of more than one group will default to being
5082 relative to the first group that was defined to contain the segment.
5083
5084 A group does not have to contain any segments; you can still make
5085 \c{WRT} references to a group which does not contain the variable
5086 you are referring to. OS/2, for example, defines the special group
5087 \c{FLAT} with no segments in it.
5088
5089
5090 \S{uppercase} \i\c{UPPERCASE}: Disabling Case Sensitivity in Output
5091
5092 Although NASM itself is \i{case sensitive}, some OMF linkers are
5093 not; therefore it can be useful for NASM to output single-case
5094 object files. The \c{UPPERCASE} format-specific directive causes all
5095 segment, group and symbol names that are written to the object file
5096 to be forced to upper case just before being written. Within a
5097 source file, NASM is still case-sensitive; but the object file can
5098 be written entirely in upper case if desired.
5099
5100 \c{UPPERCASE} is used alone on a line; it requires no parameters.
5101
5102
5103 \S{import} \i\c{IMPORT}: Importing DLL Symbols\I{DLL symbols,
5104 importing}\I{symbols, importing from DLLs}
5105
5106 The \c{IMPORT} format-specific directive defines a symbol to be
5107 imported from a DLL, for use if you are writing a DLL's \i{import
5108 library} in NASM. You still need to declare the symbol as \c{EXTERN}
5109 as well as using the \c{IMPORT} directive.
5110
5111 The \c{IMPORT} directive takes two required parameters, separated by
5112 white space, which are (respectively) the name of the symbol you
5113 wish to import and the name of the library you wish to import it
5114 from. For example:
5115
5116 \c     import  WSAStartup wsock32.dll
5117
5118 A third optional parameter gives the name by which the symbol is
5119 known in the library you are importing it from, in case this is not
5120 the same as the name you wish the symbol to be known by to your code
5121 once you have imported it. For example:
5122
5123 \c     import  asyncsel wsock32.dll WSAAsyncSelect
5124
5125
5126 \S{export} \i\c{EXPORT}: Exporting DLL Symbols\I{DLL symbols,
5127 exporting}\I{symbols, exporting from DLLs}
5128
5129 The \c{EXPORT} format-specific directive defines a global symbol to
5130 be exported as a DLL symbol, for use if you are writing a DLL in
5131 NASM. You still need to declare the symbol as \c{GLOBAL} as well as
5132 using the \c{EXPORT} directive.
5133
5134 \c{EXPORT} takes one required parameter, which is the name of the
5135 symbol you wish to export, as it was defined in your source file. An
5136 optional second parameter (separated by white space from the first)
5137 gives the \e{external} name of the symbol: the name by which you
5138 wish the symbol to be known to programs using the DLL. If this name
5139 is the same as the internal name, you may leave the second parameter
5140 off.
5141
5142 Further parameters can be given to define attributes of the exported
5143 symbol. These parameters, like the second, are separated by white
5144 space. If further parameters are given, the external name must also
5145 be specified, even if it is the same as the internal name. The
5146 available attributes are:
5147
5148 \b \c{resident} indicates that the exported name is to be kept
5149 resident by the system loader. This is an optimisation for
5150 frequently used symbols imported by name.
5151
5152 \b \c{nodata} indicates that the exported symbol is a function which
5153 does not make use of any initialized data.
5154
5155 \b \c{parm=NNN}, where \c{NNN} is an integer, sets the number of
5156 parameter words for the case in which the symbol is a call gate
5157 between 32-bit and 16-bit segments.
5158
5159 \b An attribute which is just a number indicates that the symbol
5160 should be exported with an identifying number (ordinal), and gives
5161 the desired number.
5162
5163 For example:
5164
5165 \c     export  myfunc
5166 \c     export  myfunc TheRealMoreFormalLookingFunctionName
5167 \c     export  myfunc myfunc 1234  ; export by ordinal
5168 \c     export  myfunc myfunc resident parm=23 nodata
5169
5170
5171 \S{dotdotstart} \i\c{..start}: Defining the \i{Program Entry
5172 Point}
5173
5174 \c{OMF} linkers require exactly one of the object files being linked to
5175 define the program entry point, where execution will begin when the
5176 program is run. If the object file that defines the entry point is
5177 assembled using NASM, you specify the entry point by declaring the
5178 special symbol \c{..start} at the point where you wish execution to
5179 begin.
5180
5181
5182 \S{objextern} \c{obj} Extensions to the \c{EXTERN}
5183 Directive\I{EXTERN, obj extensions to}
5184
5185 If you declare an external symbol with the directive
5186
5187 \c     extern  foo
5188
5189 then references such as \c{mov ax,foo} will give you the offset of
5190 \c{foo} from its preferred segment base (as specified in whichever
5191 module \c{foo} is actually defined in). So to access the contents of
5192 \c{foo} you will usually need to do something like
5193
5194 \c         mov     ax,seg foo      ; get preferred segment base
5195 \c         mov     es,ax           ; move it into ES
5196 \c         mov     ax,[es:foo]     ; and use offset `foo' from it
5197
5198 This is a little unwieldy, particularly if you know that an external
5199 is going to be accessible from a given segment or group, say
5200 \c{dgroup}. So if \c{DS} already contained \c{dgroup}, you could
5201 simply code
5202
5203 \c         mov     ax,[foo wrt dgroup]
5204
5205 However, having to type this every time you want to access \c{foo}
5206 can be a pain; so NASM allows you to declare \c{foo} in the
5207 alternative form
5208
5209 \c     extern  foo:wrt dgroup
5210
5211 This form causes NASM to pretend that the preferred segment base of
5212 \c{foo} is in fact \c{dgroup}; so the expression \c{seg foo} will
5213 now return \c{dgroup}, and the expression \c{foo} is equivalent to
5214 \c{foo wrt dgroup}.
5215
5216 This \I{default-WRT mechanism}default-\c{WRT} mechanism can be used
5217 to make externals appear to be relative to any group or segment in
5218 your program. It can also be applied to common variables: see
5219 \k{objcommon}.
5220
5221
5222 \S{objcommon} \c{obj} Extensions to the \c{COMMON}
5223 Directive\I{COMMON, obj extensions to}
5224
5225 The \c{obj} format allows common variables to be either near\I{near
5226 common variables} or far\I{far common variables}; NASM allows you to
5227 specify which your variables should be by the use of the syntax
5228
5229 \c common  nearvar 2:near   ; `nearvar' is a near common
5230 \c common  farvar  10:far   ; and `farvar' is far
5231
5232 Far common variables may be greater in size than 64Kb, and so the
5233 OMF specification says that they are declared as a number of
5234 \e{elements} of a given size. So a 10-byte far common variable could
5235 be declared as ten one-byte elements, five two-byte elements, two
5236 five-byte elements or one ten-byte element.
5237
5238 Some \c{OMF} linkers require the \I{element size, in common
5239 variables}\I{common variables, element size}element size, as well as
5240 the variable size, to match when resolving common variables declared
5241 in more than one module. Therefore NASM must allow you to specify
5242 the element size on your far common variables. This is done by the
5243 following syntax:
5244
5245 \c common  c_5by2  10:far 5        ; two five-byte elements
5246 \c common  c_2by5  10:far 2        ; five two-byte elements
5247
5248 If no element size is specified, the default is 1. Also, the \c{FAR}
5249 keyword is not required when an element size is specified, since
5250 only far commons may have element sizes at all. So the above
5251 declarations could equivalently be
5252
5253 \c common  c_5by2  10:5            ; two five-byte elements
5254 \c common  c_2by5  10:2            ; five two-byte elements
5255
5256 In addition to these extensions, the \c{COMMON} directive in \c{obj}
5257 also supports default-\c{WRT} specification like \c{EXTERN} does
5258 (explained in \k{objextern}). So you can also declare things like
5259
5260 \c common  foo     10:wrt dgroup
5261 \c common  bar     16:far 2:wrt data
5262 \c common  baz     24:wrt data:6
5263
5264
5265 \H{win32fmt} \i\c{win32}: Microsoft Win32 Object Files
5266
5267 The \c{win32} output format generates Microsoft Win32 object files,
5268 suitable for passing to Microsoft linkers such as \i{Visual C++}.
5269 Note that Borland Win32 compilers do not use this format, but use
5270 \c{obj} instead (see \k{objfmt}).
5271
5272 \c{win32} provides a default output file-name extension of \c{.obj}.
5273
5274 Note that although Microsoft say that Win32 object files follow the
5275 \c{COFF} (Common Object File Format) standard, the object files produced
5276 by Microsoft Win32 compilers are not compatible with COFF linkers
5277 such as DJGPP's, and vice versa. This is due to a difference of
5278 opinion over the precise semantics of PC-relative relocations. To
5279 produce COFF files suitable for DJGPP, use NASM's \c{coff} output
5280 format; conversely, the \c{coff} format does not produce object
5281 files that Win32 linkers can generate correct output from.
5282
5283
5284 \S{win32sect} \c{win32} Extensions to the \c{SECTION}
5285 Directive\I{SECTION, win32 extensions to}
5286
5287 Like the \c{obj} format, \c{win32} allows you to specify additional
5288 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5289 and properties of sections you declare. Section types and properties
5290 are generated automatically by NASM for the \i{standard section names}
5291 \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}, but may still be overridden by
5292 these qualifiers.
5293
5294 The available qualifiers are:
5295
5296 \b \c{code}, or equivalently \c{text}, defines the section to be a
5297 code section. This marks the section as readable and executable, but
5298 not writable, and also indicates to the linker that the type of the
5299 section is code.
5300
5301 \b \c{data} and \c{bss} define the section to be a data section,
5302 analogously to \c{code}. Data sections are marked as readable and
5303 writable, but not executable. \c{data} declares an initialized data
5304 section, whereas \c{bss} declares an uninitialized data section.
5305
5306 \b \c{rdata} declares an initialized data section that is readable
5307 but not writable. Microsoft compilers use this section to place
5308 constants in it.
5309
5310 \b \c{info} defines the section to be an \i{informational section},
5311 which is not included in the executable file by the linker, but may
5312 (for example) pass information \e{to} the linker. For example,
5313 declaring an \c{info}-type section called \i\c{.drectve} causes the
5314 linker to interpret the contents of the section as command-line
5315 options.
5316
5317 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5318 \I{section alignment, in win32}\I{alignment, in win32
5319 sections}alignment requirements of the section. The maximum you may
5320 specify is 64: the Win32 object file format contains no means to
5321 request a greater section alignment than this. If alignment is not
5322 explicitly specified, the defaults are 16-byte alignment for code
5323 sections, 8-byte alignment for rdata sections and 4-byte alignment
5324 for data (and BSS) sections.
5325 Informational sections get a default alignment of 1 byte (no
5326 alignment), though the value does not matter.
5327
5328 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5329 qualifiers are:
5330
5331 \c section .text    code  align=16
5332 \c section .data    data  align=4
5333 \c section .rdata   rdata align=8
5334 \c section .bss     bss   align=4
5335
5336 Any other section name is treated by default like \c{.text}.
5337
5338 \S{win32safeseh} \c{win32}: Safe Structured Exception Handling
5339
5340 Among other improvements in Windows XP SP2 and Windows Server 2003
5341 Microsoft has introduced concept of "safe structured exception
5342 handling." General idea is to collect handlers' entry points in
5343 designated read-only table and have alleged entry point verified
5344 against this table prior exception control is passed to the handler. In
5345 order for an executable module to be equipped with such "safe exception
5346 handler table," all object modules on linker command line has to comply
5347 with certain criteria. If one single module among them does not, then
5348 the table in question is omitted and above mentioned run-time checks
5349 will not be performed for application in question. Table omission is by
5350 default silent and therefore can be easily overlooked. One can instruct
5351 linker to refuse to produce binary without such table by passing
5352 \c{/safeseh} command line option.
5353
5354 Without regard to this run-time check merits it's natural to expect
5355 NASM to be capable of generating modules suitable for \c{/safeseh}
5356 linking. From developer's viewpoint the problem is two-fold:
5357
5358 \b how to adapt modules not deploying exception handlers of their own;
5359
5360 \b how to adapt/develop modules utilizing custom exception handling;
5361
5362 Former can be easily achieved with any NASM version by adding following
5363 line to source code:
5364
5365 \c $@feat.00 equ 1
5366
5367 As of version 2.03 NASM adds this absolute symbol automatically. If
5368 it's not already present to be precise. I.e. if for whatever reason
5369 developer would choose to assign another value in source file, it would
5370 still be perfectly possible.
5371
5372 Registering custom exception handler on the other hand requires certain
5373 "magic." As of version 2.03 additional directive is implemented,
5374 \c{safeseh}, which instructs the assembler to produce appropriately
5375 formatted input data for above mentioned "safe exception handler
5376 table." Its typical use would be:
5377
5378 \c section .text
5379 \c extern  _MessageBoxA@16
5380 \c %if     __NASM_VERSION_ID__ >= 0x02030000
5381 \c safeseh handler         ; register handler as "safe handler"
5382 \c %endif
5383 \c handler:
5384 \c         push    DWORD 1 ; MB_OKCANCEL
5385 \c         push    DWORD caption
5386 \c         push    DWORD text
5387 \c         push    DWORD 0
5388 \c         call    _MessageBoxA@16
5389 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5390 \c                         ; for exception handler
5391 \c         ret
5392 \c global  _main
5393 \c _main:
5394 \c         push    DWORD handler
5395 \c         push    DWORD [fs:0]
5396 \c         mov     DWORD [fs:0],esp ; engage exception handler
5397 \c         xor     eax,eax
5398 \c         mov     eax,DWORD[eax]   ; cause exception
5399 \c         pop     DWORD [fs:0]     ; disengage exception handler
5400 \c         add     esp,4
5401 \c         ret
5402 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5403 \c caption:db      'SEGV',0
5404 \c
5405 \c section .drectve info
5406 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5407
5408 As you might imagine, it's perfectly possible to produce .exe binary
5409 with "safe exception handler table" and yet engage unregistered
5410 exception handler. Indeed, handler is engaged by simply manipulating
5411 \c{[fs:0]} location at run-time, something linker has no power over,
5412 run-time that is. It should be explicitly mentioned that such failure
5413 to register handler's entry point with \c{safeseh} directive has
5414 undesired side effect at run-time. If exception is raised and
5415 unregistered handler is to be executed, the application is abruptly
5416 terminated without any notification whatsoever. One can argue that
5417 system could  at least have logged some kind "non-safe exception
5418 handler in x.exe at address n" message in event log, but no, literally
5419 no notification is provided and user is left with no clue on what
5420 caused application failure.
5421
5422 Finally, all mentions of linker in this paragraph refer to Microsoft
5423 linker version 7.x and later. Presence of \c{@feat.00} symbol and input
5424 data for "safe exception handler table" causes no backward
5425 incompatibilities and "safeseh" modules generated by NASM 2.03 and
5426 later can still be linked by earlier versions or non-Microsoft linkers.
5427
5428
5429 \H{win64fmt} \i\c{win64}: Microsoft Win64 Object Files
5430
5431 The \c{win64} output format generates Microsoft Win64 object files,
5432 which is nearly 100% identical to the \c{win32} object format (\k{win32fmt})
5433 with the exception that it is meant to target 64-bit code and the x86-64
5434 platform altogether. This object file is used exactly the same as the \c{win32}
5435 object format (\k{win32fmt}), in NASM, with regard to this exception.
5436
5437 \S{win64pic} \c{win64}: Writing Position-Independent Code
5438
5439 While \c{REL} takes good care of RIP-relative addressing, there is one
5440 aspect that is easy to overlook for a Win64 programmer: indirect
5441 references. Consider a switch dispatch table:
5442
5443 \c         jmp     qword [dsptch+rax*8]
5444 \c         ...
5445 \c dsptch: dq      case0
5446 \c         dq      case1
5447 \c         ...
5448
5449 Even a novice Win64 assembler programmer will soon realize that the code
5450 is not 64-bit savvy. Most notably linker will refuse to link it with
5451
5452 \c 'ADDR32' relocation to '.text' invalid without /LARGEADDRESSAWARE:NO
5453
5454 So [s]he will have to split jmp instruction as following:
5455
5456 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5457 \c         jmp     qword [rbx+rax*8]
5458
5459 What happens behind the scene is that effective address in \c{lea} is
5460 encoded relative to instruction pointer, or in perfectly
5461 position-independent manner. But this is only part of the problem!
5462 Trouble is that in .dll context \c{caseN} relocations will make their
5463 way to the final module and might have to be adjusted at .dll load
5464 time. To be specific when it can't be loaded at preferred address. And
5465 when this occurs, pages with such relocations will be rendered private
5466 to current process, which kind of undermines the idea of sharing .dll.
5467 But no worry, it's trivial to fix:
5468
5469 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5470 \c         add     rbx,[rbx+rax*8]
5471 \c         jmp     rbx
5472 \c         ...
5473 \c dsptch: dq      case0-dsptch
5474 \c         dq      case1-dsptch
5475 \c         ...
5476
5477 NASM version 2.03 and later provides another alternative, \c{wrt
5478 ..imagebase} operator, which returns offset from base address of the
5479 current image, be it .exe or .dll module, therefore the name. For those
5480 acquainted with PE-COFF format base address denotes start of
5481 \c{IMAGE_DOS_HEADER} structure. Here is how to implement switch with
5482 these image-relative references:
5483
5484 \c         lea     rbx,[rel dsptch]
5485 \c         mov     eax,[rbx+rax*4]
5486 \c         sub     rbx,dsptch wrt ..imagebase
5487 \c         add     rbx,rax
5488 \c         jmp     rbx
5489 \c         ...
5490 \c dsptch: dd      case0 wrt ..imagebase
5491 \c         dd      case1 wrt ..imagebase
5492
5493 One can argue that the operator is redundant. Indeed,  snippet before
5494 last works just fine with any NASM version and is not even Windows
5495 specific... The real reason for implementing \c{wrt ..imagebase} will
5496 become apparent in next paragraph.
5497
5498 It should be noted that \c{wrt ..imagebase} is defined as 32-bit
5499 operand only:
5500
5501 \c         dd      label wrt ..imagebase           ; ok
5502 \c         dq      label wrt ..imagebase           ; bad
5503 \c         mov     eax,label wrt ..imagebase       ; ok
5504 \c         mov     rax,label wrt ..imagebase       ; bad
5505
5506 \S{win64seh} \c{win64}: Structured Exception Handling
5507
5508 Structured exception handing in Win64 is completely different matter
5509 from Win32. Upon exception program counter value is noted, and
5510 linker-generated table comprising start and end addresses of all the
5511 functions [in given executable module] is traversed and compared to the
5512 saved program counter. Thus so called \c{UNWIND_INFO} structure is
5513 identified. If it's not found, then offending subroutine is assumed to
5514 be "leaf" and just mentioned lookup procedure is attempted for its
5515 caller. In Win64 leaf function is such function that does not call any
5516 other function \e{nor} modifies any Win64 non-volatile registers,
5517 including stack pointer. The latter ensures that it's possible to
5518 identify leaf function's caller by simply pulling the value from the
5519 top of the stack.
5520
5521 While majority of subroutines written in assembler are not calling any
5522 other function, requirement for non-volatile registers' immutability
5523 leaves developer with not more than 7 registers and no stack frame,
5524 which is not necessarily what [s]he counted with. Customarily one would
5525 meet the requirement by saving non-volatile registers on stack and
5526 restoring them upon return, so what can go wrong? If [and only if] an
5527 exception is raised at run-time and no \c{UNWIND_INFO} structure is
5528 associated with such "leaf" function, the stack unwind procedure will
5529 expect to find caller's return address on the top of stack immediately
5530 followed by its frame. Given that developer pushed caller's
5531 non-volatile registers on stack, would the value on top point at some
5532 code segment or even addressable space? Well, developer can attempt
5533 copying caller's return address to the top of stack and this would
5534 actually work in some very specific circumstances. But unless developer
5535 can guarantee that these circumstances are always met, it's more
5536 appropriate to assume worst case scenario, i.e. stack unwind procedure
5537 going berserk. Relevant question is what happens then? Application is
5538 abruptly terminated without any notification whatsoever. Just like in
5539 Win32 case, one can argue that system could at least have logged
5540 "unwind procedure went berserk in x.exe at address n" in event log, but
5541 no, no trace of failure is left.
5542
5543 Now, when we understand significance of the \c{UNWIND_INFO} structure,
5544 let's discuss what's in it and/or how it's processed. First of all it
5545 is checked for presence of reference to custom language-specific
5546 exception handler. If there is one, then it's invoked. Depending on the
5547 return value, execution flow is resumed (exception is said to be
5548 "handled"), \e{or} rest of \c{UNWIND_INFO} structure is processed as
5549 following. Beside optional reference to custom handler, it carries
5550 information about current callee's stack frame and where non-volatile
5551 registers are saved. Information is detailed enough to be able to
5552 reconstruct contents of caller's non-volatile registers upon call to
5553 current callee. And so caller's context is reconstructed, and then
5554 unwind procedure is repeated, i.e. another \c{UNWIND_INFO} structure is
5555 associated, this time, with caller's instruction pointer, which is then
5556 checked for presence of reference to language-specific handler, etc.
5557 The procedure is recursively repeated till exception is handled. As
5558 last resort system "handles" it by generating memory core dump and
5559 terminating the application.
5560
5561 As for the moment of this writing NASM unfortunately does not
5562 facilitate generation of above mentioned detailed information about
5563 stack frame layout. But as of version 2.03 it implements building
5564 blocks for generating structures involved in stack unwinding. As
5565 simplest example, here is how to deploy custom exception handler for
5566 leaf function:
5567
5568 \c default rel
5569 \c section .text
5570 \c extern  MessageBoxA
5571 \c handler:
5572 \c         sub     rsp,40
5573 \c         mov     rcx,0
5574 \c         lea     rdx,[text]
5575 \c         lea     r8,[caption]
5576 \c         mov     r9,1    ; MB_OKCANCEL
5577 \c         call    MessageBoxA
5578 \c         sub     eax,1   ; incidentally suits as return value
5579 \c                         ; for exception handler
5580 \c         add     rsp,40
5581 \c         ret
5582 \c global  main
5583 \c main:
5584 \c         xor     rax,rax
5585 \c         mov     rax,QWORD[rax]  ; cause exception
5586 \c         ret
5587 \c main_end:
5588 \c text:   db      'OK to rethrow, CANCEL to generate core dump',0
5589 \c caption:db      'SEGV',0
5590 \c
5591 \c section .pdata  rdata align=4
5592 \c         dd      main wrt ..imagebase
5593 \c         dd      main_end wrt ..imagebase
5594 \c         dd      xmain wrt ..imagebase
5595 \c section .xdata  rdata align=8
5596 \c xmain:  db      9,0,0,0
5597 \c         dd      handler wrt ..imagebase
5598 \c section .drectve info
5599 \c         db      '/defaultlib:user32.lib /defaultlib:msvcrt.lib '
5600
5601 What you see in \c{.pdata} section is element of the "table comprising
5602 start and end addresses of function" along with reference to associated
5603 \c{UNWIND_INFO} structure. And what you see in \c{.xdata} section is
5604 \c{UNWIND_INFO} structure describing function with no frame, but with
5605 designated exception handler. References are \e{required} to be
5606 image-relative (which is the real reason for implementing \c{wrt
5607 ..imagebase} operator). It should be noted that \c{rdata align=n}, as
5608 well as \c{wrt ..imagebase}, are optional in these two segments'
5609 contexts, i.e. can be omitted. Latter means that \e{all} 32-bit
5610 references, not only above listed required ones, placed into these two
5611 segments turn out image-relative. Why is it important to understand?
5612 Developer is allowed to append handler-specific data to \c{UNWIND_INFO}
5613 structure, and if [s]he adds a 32-bit reference, then [s]he will have
5614 to remember to adjust its value to obtain the real pointer.
5615
5616 As already mentioned, in Win64 terms leaf function is one that does not
5617 call any other function \e{nor} modifies any non-volatile register,
5618 including stack pointer. But it's not uncommon that assembler
5619 programmer plans to utilize every single register and sometimes even
5620 have variable stack frame. Is there anything one can do with bare
5621 building blocks? I.e. besides manually composing fully-fledged
5622 \c{UNWIND_INFO} structure, which would surely be considered
5623 error-prone? Yes, there is. Recall that exception handler is called
5624 first, before stack layout is analyzed. As it turned out, it's
5625 perfectly possible to manipulate current callee's context in custom
5626 handler in manner that permits further stack unwinding. General idea is
5627 that handler would not actually "handle" the exception, but instead
5628 restore callee's context, as it was at its entry point and thus mimic
5629 leaf function. In other words, handler would simply undertake part of
5630 unwinding procedure. Consider following example:
5631
5632 \c function:
5633 \c         mov     rax,rsp         ; copy rsp to volatile register
5634 \c         push    r15             ; save non-volatile registers
5635 \c         push    rbx
5636 \c         push    rbp
5637 \c         mov     r11,rsp         ; prepare variable stack frame
5638 \c         sub     r11,rcx
5639 \c         and     r11,-64
5640 \c         mov     QWORD[r11],rax  ; check for exceptions
5641 \c         mov     rsp,r11         ; allocate stack frame
5642 \c         mov     QWORD[rsp],rax  ; save original rsp value
5643 \c magic_point:
5644 \c         ...
5645 \c         mov     r11,QWORD[rsp]  ; pull original rsp value
5646 \c         mov     rbp,QWORD[r11-24]
5647 \c         mov     rbx,QWORD[r11-16]
5648 \c         mov     r15,QWORD[r11-8]
5649 \c         mov     rsp,r11         ; destroy frame
5650 \c         ret
5651
5652 The keyword is that up to \c{magic_point} original \c{rsp} value
5653 remains in chosen volatile register and no non-volatile register,
5654 except for \c{rsp}, is modified. While past \c{magic_point} \c{rsp}
5655 remains constant till the very end of the \c{function}. In this case
5656 custom language-specific exception handler would look like this:
5657
5658 \c EXCEPTION_DISPOSITION handler (EXCEPTION_RECORD *rec,ULONG64 frame,
5659 \c         CONTEXT *context,DISPATCHER_CONTEXT *disp)
5660 \c {   ULONG64 *rsp;
5661 \c     if (context->Rip<(ULONG64)magic_point)
5662 \c         rsp = (ULONG64 *)context->Rax;
5663 \c     else
5664 \c     {   rsp = ((ULONG64 **)context->Rsp)[0];
5665 \c         context->Rbp = rsp[-3];
5666 \c         context->Rbx = rsp[-2];
5667 \c         context->R15 = rsp[-1];
5668 \c     }
5669 \c     context->Rsp = (ULONG64)rsp;
5670 \c
5671 \c     memcpy (disp->ContextRecord,context,sizeof(CONTEXT));
5672 \c     RtlVirtualUnwind(UNW_FLAG_NHANDLER,disp->ImageBase,
5673 \c         dips->ControlPc,disp->FunctionEntry,disp->ContextRecord,
5674 \c         &disp->HandlerData,&disp->EstablisherFrame,NULL);
5675 \c     return ExceptionContinueSearch;
5676 \c }
5677
5678 As custom handler mimics leaf function, corresponding \c{UNWIND_INFO}
5679 structure does not have to contain any information about stack frame
5680 and its layout.
5681
5682 \H{cofffmt} \i\c{coff}: \i{Common Object File Format}
5683
5684 The \c{coff} output type produces \c{COFF} object files suitable for
5685 linking with the \i{DJGPP} linker.
5686
5687 \c{coff} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5688
5689 The \c{coff} format supports the same extensions to the \c{SECTION}
5690 directive as \c{win32} does, except that the \c{align} qualifier and
5691 the \c{info} section type are not supported.
5692
5693 \H{machofmt} \I{Mach-O}\i\c{macho32} and \i\c{macho64}: \i{Mach Object File Format}
5694
5695 The \c{macho32} and \c{macho64} output formts produces \c{Mach-O}
5696 object files suitable for linking with the \i{MacOS X} linker.
5697 \i\c{macho} is a synonym for \c{macho32}.
5698
5699 \c{macho} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5700
5701 \H{elffmt} \i\c{elf32}, \i\c{elf64}, \i\c{elfx32}: \I{ELF}\I{linux, elf}\i{Executable and Linkable
5702 Format} Object Files
5703
5704 The \c{elf32}, \c{elf64} and \c{elfx32} output formats generate
5705 \c{ELF32 and ELF64} (Executable and Linkable Format) object files, as
5706 used by Linux as well as \i{Unix System V}, including \i{Solaris x86},
5707 \i{UnixWare} and \i{SCO Unix}. \c{elf} provides a default output
5708 file-name extension of \c{.o}.  \c{elf} is a synonym for \c{elf32}.
5709
5710 The \c{elfx32} format is used for the \i{x32} ABI, which is a 32-bit
5711 ABI with the CPU in 64-bit mode.
5712
5713 \S{abisect} ELF specific directive \i\c{osabi}
5714
5715 The ELF header specifies the application binary interface for the target operating system (OSABI).
5716 This field can be set by using the \c{osabi} directive with the numeric value (0-255) of the target
5717  system. If this directive is not used, the default value will be "UNIX System V ABI" (0) which will work on
5718  most systems which support ELF.
5719
5720 \S{elfsect} \c{elf} Extensions to the \c{SECTION}
5721 Directive\I{SECTION, elf extensions to}
5722
5723 Like the \c{obj} format, \c{elf} allows you to specify additional
5724 information on the \c{SECTION} directive line, to control the type
5725 and properties of sections you declare. Section types and properties
5726 are generated automatically by NASM for the \i{standard section
5727 names}, but may still be
5728 overridden by these qualifiers.
5729
5730 The available qualifiers are:
5731
5732 \b \i\c{alloc} defines the section to be one which is loaded into
5733 memory when the program is run. \i\c{noalloc} defines it to be one
5734 which is not, such as an informational or comment section.
5735
5736 \b \i\c{exec} defines the section to be one which should have execute
5737 permission when the program is run. \i\c{noexec} defines it as one
5738 which should not.
5739
5740 \b \i\c{write} defines the section to be one which should be writable
5741 when the program is run. \i\c{nowrite} defines it as one which should
5742 not.
5743
5744 \b \i\c{progbits} defines the section to be one with explicit contents
5745 stored in the object file: an ordinary code or data section, for
5746 example, \i\c{nobits} defines the section to be one with no explicit
5747 contents given, such as a BSS section.
5748
5749 \b \c{align=}, used with a trailing number as in \c{obj}, gives the
5750 \I{section alignment, in elf}\I{alignment, in elf sections}alignment
5751 requirements of the section.
5752
5753 \b \i\c{tls} defines the section to be one which contains
5754 thread local variables.
5755
5756 The defaults assumed by NASM if you do not specify the above
5757 qualifiers are:
5758
5759 \I\c{.text} \I\c{.rodata} \I\c{.lrodata} \I\c{.data} \I\c{.ldata}
5760 \I\c{.bss} \I\c{.lbss} \I\c{.tdata} \I\c{.tbss} \I\c\{.comment}
5761
5762 \c section .text    progbits  alloc   exec    nowrite  align=16
5763 \c section .rodata  progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5764 \c section .lrodata progbits  alloc   noexec  nowrite  align=4
5765 \c section .data    progbits  alloc   noexec  write    align=4
5766 \c section .ldata   progbits  alloc   noexec  write    align=4
5767 \c section .bss     nobits    alloc   noexec  write    align=4
5768 \c section .lbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4
5769 \c section .tdata   progbits  alloc   noexec  write    align=4    tls
5770 \c section .tbss    nobits    alloc   noexec  write    align=4    tls
5771 \c section .comment progbits  noalloc noexec  nowrite  align=1
5772 \c section other    progbits  alloc   noexec  nowrite  align=1
5773
5774 (Any section name other than those in the above table
5775  is treated by default like \c{other} in the above table.
5776  Please note that section names are case sensitive.)
5777
5778
5779 \S{elfwrt} \i{Position-Independent Code}\I{PIC}: \c{elf} Special
5780 Symbols and \i\c{WRT}
5781
5782 The \c{ELF} specification contains enough features to allow
5783 position-independent code (PIC) to be written, which makes \i{ELF
5784 shared libraries} very flexible. However, it also means NASM has to
5785 be able to generate a variety of ELF specific relocation types in ELF
5786 object files, if it is to be an assembler which can write PIC.
5787
5788 Since \c{ELF} does not support segment-base references, the \c{WRT}
5789 operator is not used for its normal purpose; therefore NASM's
5790 \c{elf} output format makes use of \c{WRT} for a different purpose,
5791 namely the PIC-specific \I{relocations, PIC-specific}relocation
5792 types.
5793
5794 \c{elf} defines five special symbols which you can use as the
5795 right-hand side of the \c{WRT} operator to obtain PIC relocation
5796 types. They are \i\c{..gotpc}, \i\c{..gotoff}, \i\c{..got},
5797 \i\c{..plt} and \i\c{..sym}. Their functions are summarized here:
5798
5799 \b Referring to the symbol marking the global offset table base
5800 using \c{wrt ..gotpc} will end up giving the distance from the
5801 beginning of the current section to the global offset table.
5802 (\i\c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_} is the standard symbol name used to
5803 refer to the \i{GOT}.) So you would then need to add \i\c{$$} to the
5804 result to get the real address of the GOT.
5805
5806 \b Referring to a location in one of your own sections using \c{wrt
5807 ..gotoff} will give the distance from the beginning of the GOT to
5808 the specified location, so that adding on the address of the GOT
5809 would give the real address of the location you wanted.
5810
5811 \b Referring to an external or global symbol using \c{wrt ..got}
5812 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5813 address of the symbol, and the reference gives the distance from the
5814 beginning of the GOT to the entry; so you can add on the address of
5815 the GOT, load from the resulting address, and end up with the
5816 address of the symbol.
5817
5818 \b Referring to a procedure name using \c{wrt ..plt} causes the
5819 linker to build a \i{procedure linkage table} entry for the symbol,
5820 and the reference gives the address of the \i{PLT} entry. You can
5821 only use this in contexts which would generate a PC-relative
5822 relocation normally (i.e. as the destination for \c{CALL} or
5823 \c{JMP}), since ELF contains no relocation type to refer to PLT
5824 entries absolutely.
5825
5826 \b Referring to a symbol name using \c{wrt ..sym} causes NASM to
5827 write an ordinary relocation, but instead of making the relocation
5828 relative to the start of the section and then adding on the offset
5829 to the symbol, it will write a relocation record aimed directly at
5830 the symbol in question. The distinction is a necessary one due to a
5831 peculiarity of the dynamic linker.
5832
5833 A fuller explanation of how to use these relocation types to write
5834 shared libraries entirely in NASM is given in \k{picdll}.
5835
5836 \S{elftls} \i{Thread Local Storage}\I{TLS}: \c{elf} Special
5837 Symbols and \i\c{WRT}
5838
5839 \b In ELF32 mode, referring to an external or global symbol using
5840 \c{wrt ..tlsie} \I\c{..tlsie}
5841 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5842 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5843 of the symbol with code such as:
5844
5845 \c        mov  eax,[tid wrt ..tlsie]
5846 \c        mov  [gs:eax],ebx
5847
5848
5849 \b In ELF64 or ELFx32 mode, referring to an external or global symbol using
5850 \c{wrt ..gottpoff} \I\c{..gottpoff}
5851 causes the linker to build an entry \e{in} the GOT containing the
5852 offset of the symbol within the TLS block, so you can access the value
5853 of the symbol with code such as:
5854
5855 \c        mov   rax,[rel tid wrt ..gottpoff]
5856 \c        mov   rcx,[fs:rax]
5857
5858
5859 \S{elfglob} \c{elf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
5860 elf extensions to}\I{GLOBAL, aoutb extensions to}
5861
5862 \c{ELF} object files can contain more information about a global symbol
5863 than just its address: they can contain the \I{symbol sizes,
5864 specifying}\I{size, of symbols}size of the symbol and its \I{symbol
5865 types, specifying}\I{type, of symbols}type as well. These are not
5866 merely debugger conveniences, but are actually necessary when the
5867 program being written is a \i{shared library}. NASM therefore
5868 supports some extensions to the \c{GLOBAL} directive, allowing you
5869 to specify these features.
5870
5871 You can specify whether a global variable is a function or a data
5872 object by suffixing the name with a colon and the word
5873 \i\c{function} or \i\c{data}. (\i\c{object} is a synonym for
5874 \c{data}.) For example:
5875
5876 \c global   hashlookup:function, hashtable:data
5877
5878 exports the global symbol \c{hashlookup} as a function and
5879 \c{hashtable} as a data object.
5880
5881 Optionally, you can control the ELF visibility of the symbol.  Just
5882 add one of the visibility keywords: \i\c{default}, \i\c{internal},
5883 \i\c{hidden}, or \i\c{protected}.  The default is \i\c{default} of
5884 course.  For example, to make \c{hashlookup} hidden:
5885
5886 \c global   hashlookup:function hidden
5887
5888 You can also specify the size of the data associated with the
5889 symbol, as a numeric expression (which may involve labels, and even
5890 forward references) after the type specifier. Like this:
5891
5892 \c global  hashtable:data (hashtable.end - hashtable)
5893 \c
5894 \c hashtable:
5895 \c         db this,that,theother  ; some data here
5896 \c .end:
5897
5898 This makes NASM automatically calculate the length of the table and
5899 place that information into the \c{ELF} symbol table.
5900
5901 Declaring the type and size of global symbols is necessary when
5902 writing shared library code. For more information, see
5903 \k{picglobal}.
5904
5905
5906 \S{elfcomm} \c{elf} Extensions to the \c{COMMON} Directive
5907 \I{COMMON, elf extensions to}
5908
5909 \c{ELF} also allows you to specify alignment requirements \I{common
5910 variables, alignment in elf}\I{alignment, of elf common variables}on
5911 common variables. This is done by putting a number (which must be a
5912 power of two) after the name and size of the common variable,
5913 separated (as usual) by a colon. For example, an array of
5914 doublewords would benefit from 4-byte alignment:
5915
5916 \c common  dwordarray 128:4
5917
5918 This declares the total size of the array to be 128 bytes, and
5919 requires that it be aligned on a 4-byte boundary.
5920
5921
5922 \S{elf16} 16-bit code and ELF
5923 \I{ELF, 16-bit code and}
5924
5925 The \c{ELF32} specification doesn't provide relocations for 8- and
5926 16-bit values, but the GNU \c{ld} linker adds these as an extension.
5927 NASM can generate GNU-compatible relocations, to allow 16-bit code to
5928 be linked as ELF using GNU \c{ld}. If NASM is used with the
5929 \c{-w+gnu-elf-extensions} option, a warning is issued when one of
5930 these relocations is generated.
5931
5932 \S{elfdbg} Debug formats and ELF
5933 \I{ELF, Debug formats and}
5934
5935 ELF provides debug information in \c{STABS} and \c{DWARF} formats.
5936 Line number information is generated for all executable sections, but please
5937 note that only the ".text" section is executable by default.
5938
5939 \H{aoutfmt} \i\c{aout}: Linux \I{a.out, Linux version}\I{linux, a.out}\c{a.out} Object Files
5940
5941 The \c{aout} format generates \c{a.out} object files, in the form used
5942 by early Linux systems (current Linux systems use ELF, see
5943 \k{elffmt}.) These differ from other \c{a.out} object files in that
5944 the magic number in the first four bytes of the file is
5945 different; also, some implementations of \c{a.out}, for example
5946 NetBSD's, support position-independent code, which Linux's
5947 implementation does not.
5948
5949 \c{a.out} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5950
5951 \c{a.out} is a very simple object format. It supports no special
5952 directives, no special symbols, no use of \c{SEG} or \c{WRT}, and no
5953 extensions to any standard directives. It supports only the three
5954 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
5955
5956
5957 \H{aoutfmt} \i\c{aoutb}: \i{NetBSD}/\i{FreeBSD}/\i{OpenBSD}
5958 \I{a.out, BSD version}\c{a.out} Object Files
5959
5960 The \c{aoutb} format generates \c{a.out} object files, in the form
5961 used by the various free \c{BSD Unix} clones, \c{NetBSD}, \c{FreeBSD}
5962 and \c{OpenBSD}. For simple object files, this object format is exactly
5963 the same as \c{aout} except for the magic number in the first four bytes
5964 of the file. However, the \c{aoutb} format supports
5965 \I{PIC}\i{position-independent code} in the same way as the \c{elf}
5966 format, so you can use it to write \c{BSD} \i{shared libraries}.
5967
5968 \c{aoutb} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5969
5970 \c{aoutb} supports no special directives, no special symbols, and
5971 only the three \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data}
5972 and \i\c{.bss}. However, it also supports the same use of \i\c{WRT} as
5973 \c{elf} does, to provide position-independent code relocation types.
5974 See \k{elfwrt} for full documentation of this feature.
5975
5976 \c{aoutb} also supports the same extensions to the \c{GLOBAL}
5977 directive as \c{elf} does: see \k{elfglob} for documentation of
5978 this.
5979
5980
5981 \H{as86fmt} \c{as86}: \i{Minix}/Linux\I{linux, as86} \i\c{as86} Object Files
5982
5983 The Minix/Linux 16-bit assembler \c{as86} has its own non-standard
5984 object file format. Although its companion linker \i\c{ld86} produces
5985 something close to ordinary \c{a.out} binaries as output, the object
5986 file format used to communicate between \c{as86} and \c{ld86} is not
5987 itself \c{a.out}.
5988
5989 NASM supports this format, just in case it is useful, as \c{as86}.
5990 \c{as86} provides a default output file-name extension of \c{.o}.
5991
5992 \c{as86} is a very simple object format (from the NASM user's point
5993 of view). It supports no special directives, no use of \c{SEG} or \c{WRT},
5994 and no extensions to any standard directives. It supports only the three
5995 \i{standard section names} \i\c{.text}, \i\c{.data} and \i\c{.bss}.  The
5996 only special symbol supported is \c{..start}.
5997
5998
5999 \H{rdffmt} \I{RDOFF}\i\c{rdf}: \i{Relocatable Dynamic Object File
6000 Format}
6001
6002 The \c{rdf} output format produces \c{RDOFF} object files. \c{RDOFF}
6003 (Relocatable Dynamic Object File Format) is a home-grown object-file
6004 format, designed alongside NASM itself and reflecting in its file
6005 format the internal structure of the assembler.
6006
6007 \c{RDOFF} is not used by any well-known operating systems. Those
6008 writing their own systems, however, may well wish to use \c{RDOFF}
6009 as their object format, on the grounds that it is designed primarily
6010 for simplicity and contains very little file-header bureaucracy.
6011
6012 The Unix NASM archive, and the DOS archive which includes sources,
6013 both contain an \I{rdoff subdirectory}\c{rdoff} subdirectory holding
6014 a set of RDOFF utilities: an RDF linker, an \c{RDF} static-library
6015 manager, an RDF file dump utility, and a program which will load and
6016 execute an RDF executable under Linux.
6017
6018 \c{rdf} supports only the \i{standard section names} \i\c{.text},
6019 \i\c{.data} and \i\c{.bss}.
6020
6021
6022 \S{rdflib} Requiring a Library: The \i\c{LIBRARY} Directive
6023
6024 \c{RDOFF} contains a mechanism for an object file to demand a given
6025 library to be linked to the module, either at load time or run time.
6026 This is done by the \c{LIBRARY} directive, which takes one argument
6027 which is the name of the module:
6028
6029 \c     library  mylib.rdl
6030
6031
6032 \S{rdfmod} Specifying a Module Name: The \i\c{MODULE} Directive
6033
6034 Special \c{RDOFF} header record is used to store the name of the module.
6035 It can be used, for example, by run-time loader to perform dynamic
6036 linking. \c{MODULE} directive takes one argument which is the name
6037 of current module:
6038
6039 \c     module  mymodname
6040
6041 Note that when you statically link modules and tell linker to strip
6042 the symbols from output file, all module names will be stripped too.
6043 To avoid it, you should start module names with \I{$, prefix}\c{$}, like:
6044
6045 \c     module  $kernel.core
6046
6047
6048 \S{rdfglob} \c{rdf} Extensions to the \c{GLOBAL} Directive\I{GLOBAL,
6049 rdf extensions to}
6050
6051 \c{RDOFF} global symbols can contain additional information needed by
6052 the static linker. You can mark a global symbol as exported, thus
6053 telling the linker do not strip it from target executable or library
6054 file. Like in \c{ELF}, you can also specify whether an exported symbol
6055 is a procedure (function) or data object.
6056
6057 Suffixing the name with a colon and the word \i\c{export} you make the
6058 symbol exported:
6059
6060 \c     global  sys_open:export
6061
6062 To specify that exported symbol is a procedure (function), you add the
6063 word \i\c{proc} or \i\c{function} after declaration:
6064
6065 \c     global  sys_open:export proc
6066
6067 Similarly, to specify exported data object, add the word \i\c{data}
6068 or \i\c{object} to the directive:
6069
6070 \c     global  kernel_ticks:export data
6071
6072
6073 \S{rdfimpt} \c{rdf} Extensions to the \c{EXTERN} Directive\I{EXTERN,
6074 rdf extensions to}
6075
6076 By default the \c{EXTERN} directive in \c{RDOFF} declares a "pure external"
6077 symbol (i.e. the static linker will complain if such a symbol is not resolved).
6078 To declare an "imported" symbol, which must be resolved later during a dynamic
6079 linking phase, \c{RDOFF} offers an additional \c{import} modifier. As in
6080 \c{GLOBAL}, you can also specify whether an imported symbol is a procedure
6081 (function) or data object. For example:
6082
6083 \c     library $libc
6084 \c     extern  _open:import
6085 \c     extern  _printf:import proc
6086 \c     extern  _errno:import data
6087
6088 Here the directive \c{LIBRARY} is also included, which gives the dynamic linker
6089 a hint as to where to find requested symbols.
6090
6091
6092 \H{dbgfmt} \i\c{dbg}: Debugging Format
6093
6094 The \c{dbg} output format is not built into NASM in the default
6095 configuration. If you are building your own NASM executable from the
6096 sources, you can define \i\c{OF_DBG} in \c{output/outform.h} or on the
6097 compiler command line, and obtain the \c{dbg} output format.
6098
6099 The \c{dbg} format does not output an object file as such; instead,
6100 it outputs a text file which contains a complete list of all the
6101 transactions between the main body of NASM and the output-format
6102 back end module. It is primarily intended to aid people who want to
6103 write their own output drivers, so that they can get a clearer idea
6104 of the various requests the main program makes of the output driver,
6105 and in what order they happen.
6106
6107 For simple files, one can easily use the \c{dbg} format like this:
6108
6109 \c nasm -f dbg filename.asm
6110
6111 which will generate a diagnostic file called \c{filename.dbg}.
6112 However, this will not work well on files which were designed for a
6113 different object format, because each object format defines its own
6114 macros (usually user-level forms of directives), and those macros
6115 will not be defined in the \c{dbg} format. Therefore it can be
6116 useful to run NASM twice, in order to do the preprocessing with the
6117 native object format selected:
6118
6119 \c nasm -e -f rdf -o rdfprog.i rdfprog.asm
6120 \c nasm -a -f dbg rdfprog.i
6121
6122 This preprocesses \c{rdfprog.asm} into \c{rdfprog.i}, keeping the
6123 \c{rdf} object format selected in order to make sure RDF special
6124 directives are converted into primitive form correctly. Then the
6125 preprocessed source is fed through the \c{dbg} format to generate
6126 the final diagnostic output.
6127
6128 This workaround will still typically not work for programs intended
6129 for \c{obj} format, because the \c{obj} \c{SEGMENT} and \c{GROUP}
6130 directives have side effects of defining the segment and group names
6131 as symbols; \c{dbg} will not do this, so the program will not
6132 assemble. You will have to work around that by defining the symbols
6133 yourself (using \c{EXTERN}, for example) if you really need to get a
6134 \c{dbg} trace of an \c{obj}-specific source file.
6135
6136 \c{dbg} accepts any section name and any directives at all, and logs
6137 them all to its output file.
6138
6139
6140 \C{16bit} Writing 16-bit Code (DOS, Windows 3/3.1)
6141
6142 This chapter attempts to cover some of the common issues encountered
6143 when writing 16-bit code to run under \c{MS-DOS} or \c{Windows 3.x}. It
6144 covers how to link programs to produce \c{.EXE} or \c{.COM} files,
6145 how to write \c{.SYS} device drivers, and how to interface assembly
6146 language code with 16-bit C compilers and with Borland Pascal.
6147
6148
6149 \H{exefiles} Producing \i\c{.EXE} Files
6150
6151 Any large program written under DOS needs to be built as a \c{.EXE}
6152 file: only \c{.EXE} files have the necessary internal structure
6153 required to span more than one 64K segment. \i{Windows} programs,
6154 also, have to be built as \c{.EXE} files, since Windows does not
6155 support the \c{.COM} format.
6156
6157 In general, you generate \c{.EXE} files by using the \c{obj} output
6158 format to produce one or more \i\c{.OBJ} files, and then linking
6159 them together using a linker. However, NASM also supports the direct
6160 generation of simple DOS \c{.EXE} files using the \c{bin} output
6161 format (by using \c{DB} and \c{DW} to construct the \c{.EXE} file
6162 header), and a macro package is supplied to do this. Thanks to
6163 Yann Guidon for contributing the code for this.
6164
6165 NASM may also support \c{.EXE} natively as another output format in
6166 future releases.
6167
6168
6169 \S{objexe} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.EXE} Files
6170
6171 This section describes the usual method of generating \c{.EXE} files
6172 by linking \c{.OBJ} files together.
6173
6174 Most 16-bit programming language packages come with a suitable
6175 linker; if you have none of these, there is a free linker called
6176 \i{VAL}\I{linker, free}, available in \c{LZH} archive format from
6177 \W{ftp://x2ftp.oulu.fi/pub/msdos/programming/lang/}\i\c{x2ftp.oulu.fi}.
6178 An LZH archiver can be found at
6179 \W{ftp://ftp.simtel.net/pub/simtelnet/msdos/arcers}\i\c{ftp.simtel.net}.
6180 There is another `free' linker (though this one doesn't come with
6181 sources) called \i{FREELINK}, available from
6182 \W{http://www.pcorner.com/tpc/old/3-101.html}\i\c{www.pcorner.com}.
6183 A third, \i\c{djlink}, written by DJ Delorie, is available at
6184 \W{http://www.delorie.com/djgpp/16bit/djlink/}\i\c{www.delorie.com}.
6185 A fourth linker, \i\c{ALINK}, written by Anthony A.J. Williams, is
6186 available at \W{http://alink.sourceforge.net}\i\c{alink.sourceforge.net}.
6187
6188 When linking several \c{.OBJ} files into a \c{.EXE} file, you should
6189 ensure that exactly one of them has a start point defined (using the
6190 \I{program entry point}\i\c{..start} special symbol defined by the
6191 \c{obj} format: see \k{dotdotstart}). If no module defines a start
6192 point, the linker will not know what value to give the entry-point
6193 field in the output file header; if more than one defines a start
6194 point, the linker will not know \e{which} value to use.
6195
6196 An example of a NASM source file which can be assembled to a
6197 \c{.OBJ} file and linked on its own to a \c{.EXE} is given here. It
6198 demonstrates the basic principles of defining a stack, initialising
6199 the segment registers, and declaring a start point. This file is
6200 also provided in the \I{test subdirectory}\c{test} subdirectory of
6201 the NASM archives, under the name \c{objexe.asm}.
6202
6203 \c segment code
6204 \c
6205 \c ..start:
6206 \c         mov     ax,data
6207 \c         mov     ds,ax
6208 \c         mov     ax,stack
6209 \c         mov     ss,ax
6210 \c         mov     sp,stacktop
6211
6212 This initial piece of code sets up \c{DS} to point to the data
6213 segment, and initializes \c{SS} and \c{SP} to point to the top of
6214 the provided stack. Notice that interrupts are implicitly disabled
6215 for one instruction after a move into \c{SS}, precisely for this
6216 situation, so that there's no chance of an interrupt occurring
6217 between the loads of \c{SS} and \c{SP} and not having a stack to
6218 execute on.
6219
6220 Note also that the special symbol \c{..start} is defined at the
6221 beginning of this code, which means that will be the entry point
6222 into the resulting executable file.
6223
6224 \c         mov     dx,hello
6225 \c         mov     ah,9
6226 \c         int     0x21
6227
6228 The above is the main program: load \c{DS:DX} with a pointer to the
6229 greeting message (\c{hello} is implicitly relative to the segment
6230 \c{data}, which was loaded into \c{DS} in the setup code, so the
6231 full pointer is valid), and call the DOS print-string function.
6232
6233 \c         mov     ax,0x4c00
6234 \c         int     0x21
6235
6236 This terminates the program using another DOS system call.
6237
6238 \c segment data
6239 \c
6240 \c hello:  db      'hello, world', 13, 10, '$'
6241
6242 The data segment contains the string we want to display.
6243
6244 \c segment stack stack
6245 \c         resb 64
6246 \c stacktop:
6247
6248 The above code declares a stack segment containing 64 bytes of
6249 uninitialized stack space, and points \c{stacktop} at the top of it.
6250 The directive \c{segment stack stack} defines a segment \e{called}
6251 \c{stack}, and also of \e{type} \c{STACK}. The latter is not
6252 necessary to the correct running of the program, but linkers are
6253 likely to issue warnings or errors if your program has no segment of
6254 type \c{STACK}.
6255
6256 The above file, when assembled into a \c{.OBJ} file, will link on
6257 its own to a valid \c{.EXE} file, which when run will print `hello,
6258 world' and then exit.
6259
6260
6261 \S{binexe} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.EXE} Files
6262
6263 The \c{.EXE} file format is simple enough that it's possible to
6264 build a \c{.EXE} file by writing a pure-binary program and sticking
6265 a 32-byte header on the front. This header is simple enough that it
6266 can be generated using \c{DB} and \c{DW} commands by NASM itself, so
6267 that you can use the \c{bin} output format to directly generate
6268 \c{.EXE} files.
6269
6270 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6271 subdirectory, is a file \i\c{exebin.mac} of macros. It defines three
6272 macros: \i\c{EXE_begin}, \i\c{EXE_stack} and \i\c{EXE_end}.
6273
6274 To produce a \c{.EXE} file using this method, you should start by
6275 using \c{%include} to load the \c{exebin.mac} macro package into
6276 your source file. You should then issue the \c{EXE_begin} macro call
6277 (which takes no arguments) to generate the file header data. Then
6278 write code as normal for the \c{bin} format - you can use all three
6279 standard sections \c{.text}, \c{.data} and \c{.bss}. At the end of
6280 the file you should call the \c{EXE_end} macro (again, no arguments),
6281 which defines some symbols to mark section sizes, and these symbols
6282 are referred to in the header code generated by \c{EXE_begin}.
6283
6284 In this model, the code you end up writing starts at \c{0x100}, just
6285 like a \c{.COM} file - in fact, if you strip off the 32-byte header
6286 from the resulting \c{.EXE} file, you will have a valid \c{.COM}
6287 program. All the segment bases are the same, so you are limited to a
6288 64K program, again just like a \c{.COM} file. Note that an \c{ORG}
6289 directive is issued by the \c{EXE_begin} macro, so you should not
6290 explicitly issue one of your own.
6291
6292 You can't directly refer to your segment base value, unfortunately,
6293 since this would require a relocation in the header, and things
6294 would get a lot more complicated. So you should get your segment
6295 base by copying it out of \c{CS} instead.
6296
6297 On entry to your \c{.EXE} file, \c{SS:SP} are already set up to
6298 point to the top of a 2Kb stack. You can adjust the default stack
6299 size of 2Kb by calling the \c{EXE_stack} macro. For example, to
6300 change the stack size of your program to 64 bytes, you would call
6301 \c{EXE_stack 64}.
6302
6303 A sample program which generates a \c{.EXE} file in this way is
6304 given in the \c{test} subdirectory of the NASM archive, as
6305 \c{binexe.asm}.
6306
6307
6308 \H{comfiles} Producing \i\c{.COM} Files
6309
6310 While large DOS programs must be written as \c{.EXE} files, small
6311 ones are often better written as \c{.COM} files. \c{.COM} files are
6312 pure binary, and therefore most easily produced using the \c{bin}
6313 output format.
6314
6315
6316 \S{combinfmt} Using the \c{bin} Format To Generate \c{.COM} Files
6317
6318 \c{.COM} files expect to be loaded at offset \c{100h} into their
6319 segment (though the segment may change). Execution then begins at
6320 \I\c{ORG}\c{100h}, i.e. right at the start of the program. So to
6321 write a \c{.COM} program, you would create a source file looking
6322 like
6323
6324 \c         org 100h
6325 \c
6326 \c section .text
6327 \c
6328 \c start:
6329 \c         ; put your code here
6330 \c
6331 \c section .data
6332 \c
6333 \c         ; put data items here
6334 \c
6335 \c section .bss
6336 \c
6337 \c         ; put uninitialized data here
6338
6339 The \c{bin} format puts the \c{.text} section first in the file, so
6340 you can declare data or BSS items before beginning to write code if
6341 you want to and the code will still end up at the front of the file
6342 where it belongs.
6343
6344 The BSS (uninitialized data) section does not take up space in the
6345 \c{.COM} file itself: instead, addresses of BSS items are resolved
6346 to point at space beyond the end of the file, on the grounds that
6347 this will be free memory when the program is run. Therefore you
6348 should not rely on your BSS being initialized to all zeros when you
6349 run.
6350
6351 To assemble the above program, you should use a command line like
6352
6353 \c nasm myprog.asm -fbin -o myprog.com
6354
6355 The \c{bin} format would produce a file called \c{myprog} if no
6356 explicit output file name were specified, so you have to override it
6357 and give the desired file name.
6358
6359
6360 \S{comobjfmt} Using the \c{obj} Format To Generate \c{.COM} Files
6361
6362 If you are writing a \c{.COM} program as more than one module, you
6363 may wish to assemble several \c{.OBJ} files and link them together
6364 into a \c{.COM} program. You can do this, provided you have a linker
6365 capable of outputting \c{.COM} files directly (\i{TLINK} does this),
6366 or alternatively a converter program such as \i\c{EXE2BIN} to
6367 transform the \c{.EXE} file output from the linker into a \c{.COM}
6368 file.
6369
6370 If you do this, you need to take care of several things:
6371
6372 \b The first object file containing code should start its code
6373 segment with a line like \c{RESB 100h}. This is to ensure that the
6374 code begins at offset \c{100h} relative to the beginning of the code
6375 segment, so that the linker or converter program does not have to
6376 adjust address references within the file when generating the
6377 \c{.COM} file. Other assemblers use an \i\c{ORG} directive for this
6378 purpose, but \c{ORG} in NASM is a format-specific directive to the
6379 \c{bin} output format, and does not mean the same thing as it does
6380 in MASM-compatible assemblers.
6381
6382 \b You don't need to define a stack segment.
6383
6384 \b All your segments should be in the same group, so that every time
6385 your code or data references a symbol offset, all offsets are
6386 relative to the same segment base. This is because, when a \c{.COM}
6387 file is loaded, all the segment registers contain the same value.
6388
6389
6390 \H{sysfiles} Producing \i\c{.SYS} Files
6391
6392 \i{MS-DOS device drivers} - \c{.SYS} files - are pure binary files,
6393 similar to \c{.COM} files, except that they start at origin zero
6394 rather than \c{100h}. Therefore, if you are writing a device driver
6395 using the \c{bin} format, you do not need the \c{ORG} directive,
6396 since the default origin for \c{bin} is zero. Similarly, if you are
6397 using \c{obj}, you do not need the \c{RESB 100h} at the start of
6398 your code segment.
6399
6400 \c{.SYS} files start with a header structure, containing pointers to
6401 the various routines inside the driver which do the work. This
6402 structure should be defined at the start of the code segment, even
6403 though it is not actually code.
6404
6405 For more information on the format of \c{.SYS} files, and the data
6406 which has to go in the header structure, a list of books is given in
6407 the Frequently Asked Questions list for the newsgroup
6408 \W{news:comp.os.msdos.programmer}\i\c{comp.os.msdos.programmer}.
6409
6410
6411 \H{16c} Interfacing to 16-bit C Programs
6412
6413 This section covers the basics of writing assembly routines that
6414 call, or are called from, C programs. To do this, you would
6415 typically write an assembly module as a \c{.OBJ} file, and link it
6416 with your C modules to produce a \i{mixed-language program}.
6417
6418
6419 \S{16cunder} External Symbol Names
6420
6421 \I{C symbol names}\I{underscore, in C symbols}C compilers have the
6422 convention that the names of all global symbols (functions or data)
6423 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
6424 appears in the C program. So, for example, the function a C
6425 programmer thinks of as \c{printf} appears to an assembly language
6426 programmer as \c{_printf}. This means that in your assembly
6427 programs, you can define symbols without a leading underscore, and
6428 not have to worry about name clashes with C symbols.
6429
6430 If you find the underscores inconvenient, you can define macros to
6431 replace the \c{GLOBAL} and \c{EXTERN} directives as follows:
6432
6433 \c %macro  cglobal 1
6434 \c
6435 \c   global  _%1
6436 \c   %define %1 _%1
6437 \c
6438 \c %endmacro
6439 \c
6440 \c %macro  cextern 1
6441 \c
6442 \c   extern  _%1
6443 \c   %define %1 _%1
6444 \c
6445 \c %endmacro
6446
6447 (These forms of the macros only take one argument at a time; a
6448 \c{%rep} construct could solve this.)
6449
6450 If you then declare an external like this:
6451
6452 \c cextern printf
6453
6454 then the macro will expand it as
6455
6456 \c extern  _printf
6457 \c %define printf _printf
6458
6459 Thereafter, you can reference \c{printf} as if it was a symbol, and
6460 the preprocessor will put the leading underscore on where necessary.
6461
6462 The \c{cglobal} macro works similarly. You must use \c{cglobal}
6463 before defining the symbol in question, but you would have had to do
6464 that anyway if you used \c{GLOBAL}.
6465
6466 Also see \k{opt-pfix}.
6467
6468 \S{16cmodels} \i{Memory Models}
6469
6470 NASM contains no mechanism to support the various C memory models
6471 directly; you have to keep track yourself of which one you are
6472 writing for. This means you have to keep track of the following
6473 things:
6474
6475 \b In models using a single code segment (tiny, small and compact),
6476 functions are near. This means that function pointers, when stored
6477 in data segments or pushed on the stack as function arguments, are
6478 16 bits long and contain only an offset field (the \c{CS} register
6479 never changes its value, and always gives the segment part of the
6480 full function address), and that functions are called using ordinary
6481 near \c{CALL} instructions and return using \c{RETN} (which, in
6482 NASM, is synonymous with \c{RET} anyway). This means both that you
6483 should write your own routines to return with \c{RETN}, and that you
6484 should call external C routines with near \c{CALL} instructions.
6485
6486 \b In models using more than one code segment (medium, large and
6487 huge), functions are far. This means that function pointers are 32
6488 bits long (consisting of a 16-bit offset followed by a 16-bit
6489 segment), and that functions are called using \c{CALL FAR} (or
6490 \c{CALL seg:offset}) and return using \c{RETF}. Again, you should
6491 therefore write your own routines to return with \c{RETF} and use
6492 \c{CALL FAR} to call external routines.
6493
6494 \b In models using a single data segment (tiny, small and medium),
6495 data pointers are 16 bits long, containing only an offset field (the
6496 \c{DS} register doesn't change its value, and always gives the
6497 segment part of the full data item address).
6498
6499 \b In models using more than one data segment (compact, large and
6500 huge), data pointers are 32 bits long, consisting of a 16-bit offset
6501 followed by a 16-bit segment. You should still be careful not to
6502 modify \c{DS} in your routines without restoring it afterwards, but
6503 \c{ES} is free for you to use to access the contents of 32-bit data
6504 pointers you are passed.
6505
6506 \b The huge memory model allows single data items to exceed 64K in
6507 size. In all other memory models, you can access the whole of a data
6508 item just by doing arithmetic on the offset field of the pointer you
6509 are given, whether a segment field is present or not; in huge model,
6510 you have to be more careful of your pointer arithmetic.
6511
6512 \b In most memory models, there is a \e{default} data segment, whose
6513 segment address is kept in \c{DS} throughout the program. This data
6514 segment is typically the same segment as the stack, kept in \c{SS},
6515 so that functions' local variables (which are stored on the stack)
6516 and global data items can both be accessed easily without changing
6517 \c{DS}. Particularly large data items are typically stored in other
6518 segments. However, some memory models (though not the standard
6519 ones, usually) allow the assumption that \c{SS} and \c{DS} hold the
6520 same value to be removed. Be careful about functions' local
6521 variables in this latter case.
6522
6523 In models with a single code segment, the segment is called
6524 \i\c{_TEXT}, so your code segment must also go by this name in order
6525 to be linked into the same place as the main code segment. In models
6526 with a single data segment, or with a default data segment, it is
6527 called \i\c{_DATA}.
6528
6529
6530 \S{16cfunc} Function Definitions and Function Calls
6531
6532 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention} in
6533 16-bit programs is as follows. In the following description, the
6534 words \e{caller} and \e{callee} are used to denote the function
6535 doing the calling and the function which gets called.
6536
6537 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6538 after another, in reverse order (right to left, so that the first
6539 argument specified to the function is pushed last).
6540
6541 \b The caller then executes a \c{CALL} instruction to pass control
6542 to the callee. This \c{CALL} is either near or far depending on the
6543 memory model.
6544
6545 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6546 actually necessary, in functions which do not need to access their
6547 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6548 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6549 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6550 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6551 any C function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as
6552 a \i\e{frame pointer}, must push the previous value first.
6553
6554 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6555 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6556 pushed; the next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6557 return address, pushed implicitly by \c{CALL}. In a small-model
6558 (near) function, the parameters start after that, at \c{[BP+4]}; in
6559 a large-model (far) function, the segment part of the return address
6560 lives at \c{[BP+4]}, and the parameters begin at \c{[BP+6]}. The
6561 leftmost parameter of the function, since it was pushed last, is
6562 accessible at this offset from \c{BP}; the others follow, at
6563 successively greater offsets. Thus, in a function such as \c{printf}
6564 which takes a variable number of parameters, the pushing of the
6565 parameters in reverse order means that the function knows where to
6566 find its first parameter, which tells it the number and type of the
6567 remaining ones.
6568
6569 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6570 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6571 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6572
6573 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6574 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6575 of the value. Floating-point results are sometimes (depending on the
6576 compiler) returned in \c{ST0}.
6577
6578 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6579 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6580 value of \c{BP}, and returns via \c{RETN} or \c{RETF} depending on
6581 memory model.
6582
6583 \b When the caller regains control from the callee, the function
6584 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
6585 constant to \c{SP} to remove them (instead of executing a number of
6586 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
6587 called with the wrong number of parameters due to a prototype
6588 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
6589 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
6590 removing.
6591
6592 It is instructive to compare this calling convention with that for
6593 Pascal programs (described in \k{16bpfunc}). Pascal has a simpler
6594 convention, since no functions have variable numbers of parameters.
6595 Therefore the callee knows how many parameters it should have been
6596 passed, and is able to deallocate them from the stack itself by
6597 passing an immediate argument to the \c{RET} or \c{RETF}
6598 instruction, so the caller does not have to do it. Also, the
6599 parameters are pushed in left-to-right order, not right-to-left,
6600 which means that a compiler can give better guarantees about
6601 sequence points without performance suffering.
6602
6603 Thus, you would define a function in C style in the following way.
6604 The following example is for small model:
6605
6606 \c global  _myfunc
6607 \c
6608 \c _myfunc:
6609 \c         push    bp
6610 \c         mov     bp,sp
6611 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6612 \c         mov     bx,[bp+4]       ; first parameter to function
6613 \c
6614 \c         ; some more code
6615 \c
6616 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6617 \c         pop     bp
6618 \c         ret
6619
6620 For a large-model function, you would replace \c{RET} by \c{RETF},
6621 and look for the first parameter at \c{[BP+6]} instead of
6622 \c{[BP+4]}. Of course, if one of the parameters is a pointer, then
6623 the offsets of \e{subsequent} parameters will change depending on
6624 the memory model as well: far pointers take up four bytes on the
6625 stack when passed as a parameter, whereas near pointers take up two.
6626
6627 At the other end of the process, to call a C function from your
6628 assembly code, you would do something like this:
6629
6630 \c extern  _printf
6631 \c
6632 \c       ; and then, further down...
6633 \c
6634 \c       push    word [myint]        ; one of my integer variables
6635 \c       push    word mystring       ; pointer into my data segment
6636 \c       call    _printf
6637 \c       add     sp,byte 4           ; `byte' saves space
6638 \c
6639 \c       ; then those data items...
6640 \c
6641 \c segment _DATA
6642 \c
6643 \c myint         dw    1234
6644 \c mystring      db    'This number -> %d <- should be 1234',10,0
6645
6646 This piece of code is the small-model assembly equivalent of the C
6647 code
6648
6649 \c     int myint = 1234;
6650 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
6651
6652 In large model, the function-call code might look more like this. In
6653 this example, it is assumed that \c{DS} already holds the segment
6654 base of the segment \c{_DATA}. If not, you would have to initialize
6655 it first.
6656
6657 \c       push    word [myint]
6658 \c       push    word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6659 \c       push    word mystring       ; ... offset of "mystring"
6660 \c       call    far _printf
6661 \c       add    sp,byte 6
6662
6663 The integer value still takes up one word on the stack, since large
6664 model does not affect the size of the \c{int} data type. The first
6665 argument (pushed last) to \c{printf}, however, is a data pointer,
6666 and therefore has to contain a segment and offset part. The segment
6667 should be stored second in memory, and therefore must be pushed
6668 first. (Of course, \c{PUSH DS} would have been a shorter instruction
6669 than \c{PUSH WORD SEG mystring}, if \c{DS} was set up as the above
6670 example assumed.) Then the actual call becomes a far call, since
6671 functions expect far calls in large model; and \c{SP} has to be
6672 increased by 6 rather than 4 afterwards to make up for the extra
6673 word of parameters.
6674
6675
6676 \S{16cdata} Accessing Data Items
6677
6678 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
6679 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
6680 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
6681 in \k{16cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
6682 accessed from assembler as
6683
6684 \c extern _i
6685 \c
6686 \c         mov ax,[_i]
6687
6688 And to declare your own integer variable which C programs can access
6689 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
6690 the \c{_DATA} segment, if necessary):
6691
6692 \c global  _j
6693 \c
6694 \c _j      dw      0
6695
6696 To access a C array, you need to know the size of the components of
6697 the array. For example, \c{int} variables are two bytes long, so if
6698 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
6699 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+6]}. (The byte offset 6 is obtained
6700 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
6701 element, 2.) The sizes of the C base types in 16-bit compilers are:
6702 1 for \c{char}, 2 for \c{short} and \c{int}, 4 for \c{long} and
6703 \c{float}, and 8 for \c{double}.
6704
6705 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
6706 the base of the structure to the field you are interested in. You
6707 can either do this by converting the C structure definition into a
6708 NASM structure definition (using \i\c{STRUC}), or by calculating the
6709 one offset and using just that.
6710
6711 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
6712 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
6713 alignment to structure members in its own \c{STRUC} macro, so you
6714 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
6715 Typically, you might find that a structure like
6716
6717 \c struct {
6718 \c     char c;
6719 \c     int i;
6720 \c } foo;
6721
6722 might be four bytes long rather than three, since the \c{int} field
6723 would be aligned to a two-byte boundary. However, this sort of
6724 feature tends to be a configurable option in the C compiler, either
6725 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
6726 out how your own compiler does it.
6727
6728
6729 \S{16cmacro} \i\c{c16.mac}: Helper Macros for the 16-bit C Interface
6730
6731 Included in the NASM archives, in the \I{misc subdirectory}\c{misc}
6732 directory, is a file \c{c16.mac} of macros. It defines three macros:
6733 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
6734 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
6735 the work involved in keeping track of the calling convention.
6736
6737 (An alternative, TASM compatible form of \c{arg} is also now built
6738 into NASM's preprocessor. See \k{stackrel} for details.)
6739
6740 An example of an assembly function using the macro set is given
6741 here:
6742
6743 \c proc    _nearproc
6744 \c
6745 \c %$i     arg
6746 \c %$j     arg
6747 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6748 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6749 \c         add     ax,[bx]
6750 \c
6751 \c endproc
6752
6753 This defines \c{_nearproc} to be a procedure taking two arguments,
6754 the first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
6755 integer. It returns \c{i + *j}.
6756
6757 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
6758 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
6759 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
6760 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
6761 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
6762 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
6763 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
6764
6765 The macro set produces code for near functions (tiny, small and
6766 compact-model code) by default. You can have it generate far
6767 functions (medium, large and huge-model code) by means of coding
6768 \I\c{FARCODE}\c{%define FARCODE}. This changes the kind of return
6769 instruction generated by \c{endproc}, and also changes the starting
6770 point for the argument offsets. The macro set contains no intrinsic
6771 dependency on whether data pointers are far or not.
6772
6773 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
6774 argument. If no size is given, 2 is assumed, since it is likely that
6775 many function parameters will be of type \c{int}.
6776
6777 The large-model equivalent of the above function would look like this:
6778
6779 \c %define FARCODE
6780 \c
6781 \c proc    _farproc
6782 \c
6783 \c %$i     arg
6784 \c %$j     arg     4
6785 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6786 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6787 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6788 \c         add     ax,[bx]
6789 \c
6790 \c endproc
6791
6792 This makes use of the argument to the \c{arg} macro to define a
6793 parameter of size 4, because \c{j} is now a far pointer. When we
6794 load from \c{j}, we must load a segment and an offset.
6795
6796
6797 \H{16bp} Interfacing to \i{Borland Pascal} Programs
6798
6799 Interfacing to Borland Pascal programs is similar in concept to
6800 interfacing to 16-bit C programs. The differences are:
6801
6802 \b The leading underscore required for interfacing to C programs is
6803 not required for Pascal.
6804
6805 \b The memory model is always large: functions are far, data
6806 pointers are far, and no data item can be more than 64K long.
6807 (Actually, some functions are near, but only those functions that
6808 are local to a Pascal unit and never called from outside it. All
6809 assembly functions that Pascal calls, and all Pascal functions that
6810 assembly routines are able to call, are far.) However, all static
6811 data declared in a Pascal program goes into the default data
6812 segment, which is the one whose segment address will be in \c{DS}
6813 when control is passed to your assembly code. The only things that
6814 do not live in the default data segment are local variables (they
6815 live in the stack segment) and dynamically allocated variables. All
6816 data \e{pointers}, however, are far.
6817
6818 \b The function calling convention is different - described below.
6819
6820 \b Some data types, such as strings, are stored differently.
6821
6822 \b There are restrictions on the segment names you are allowed to
6823 use - Borland Pascal will ignore code or data declared in a segment
6824 it doesn't like the name of. The restrictions are described below.
6825
6826
6827 \S{16bpfunc} The Pascal Calling Convention
6828
6829 \I{functions, Pascal calling convention}\I{Pascal calling
6830 convention}The 16-bit Pascal calling convention is as follows. In
6831 the following description, the words \e{caller} and \e{callee} are
6832 used to denote the function doing the calling and the function which
6833 gets called.
6834
6835 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
6836 after another, in normal order (left to right, so that the first
6837 argument specified to the function is pushed first).
6838
6839 \b The caller then executes a far \c{CALL} instruction to pass
6840 control to the callee.
6841
6842 \b The callee receives control, and typically (although this is not
6843 actually necessary, in functions which do not need to access their
6844 parameters) starts by saving the value of \c{SP} in \c{BP} so as to
6845 be able to use \c{BP} as a base pointer to find its parameters on
6846 the stack. However, the caller was probably doing this too, so part
6847 of the calling convention states that \c{BP} must be preserved by
6848 any function. Hence the callee, if it is going to set up \c{BP} as a
6849 \i{frame pointer}, must push the previous value first.
6850
6851 \b The callee may then access its parameters relative to \c{BP}.
6852 The word at \c{[BP]} holds the previous value of \c{BP} as it was
6853 pushed. The next word, at \c{[BP+2]}, holds the offset part of the
6854 return address, and the next one at \c{[BP+4]} the segment part. The
6855 parameters begin at \c{[BP+6]}. The rightmost parameter of the
6856 function, since it was pushed last, is accessible at this offset
6857 from \c{BP}; the others follow, at successively greater offsets.
6858
6859 \b The callee may also wish to decrease \c{SP} further, so as to
6860 allocate space on the stack for local variables, which will then be
6861 accessible at negative offsets from \c{BP}.
6862
6863 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
6864 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{DX:AX} depending on the size
6865 of the value. Floating-point results are returned in \c{ST0}.
6866 Results of type \c{Real} (Borland's own custom floating-point data
6867 type, not handled directly by the FPU) are returned in \c{DX:BX:AX}.
6868 To return a result of type \c{String}, the caller pushes a pointer
6869 to a temporary string before pushing the parameters, and the callee
6870 places the returned string value at that location. The pointer is
6871 not a parameter, and should not be removed from the stack by the
6872 \c{RETF} instruction.
6873
6874 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{SP} from
6875 \c{BP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
6876 value of \c{BP}, and returns via \c{RETF}. It uses the form of
6877 \c{RETF} with an immediate parameter, giving the number of bytes
6878 taken up by the parameters on the stack. This causes the parameters
6879 to be removed from the stack as a side effect of the return
6880 instruction.
6881
6882 \b When the caller regains control from the callee, the function
6883 parameters have already been removed from the stack, so it needs to
6884 do nothing further.
6885
6886 Thus, you would define a function in Pascal style, taking two
6887 \c{Integer}-type parameters, in the following way:
6888
6889 \c global  myfunc
6890 \c
6891 \c myfunc: push    bp
6892 \c         mov     bp,sp
6893 \c         sub     sp,0x40         ; 64 bytes of local stack space
6894 \c         mov     bx,[bp+8]       ; first parameter to function
6895 \c         mov     bx,[bp+6]       ; second parameter to function
6896 \c
6897 \c         ; some more code
6898 \c
6899 \c         mov     sp,bp           ; undo "sub sp,0x40" above
6900 \c         pop     bp
6901 \c         retf    4               ; total size of params is 4
6902
6903 At the other end of the process, to call a Pascal function from your
6904 assembly code, you would do something like this:
6905
6906 \c extern  SomeFunc
6907 \c
6908 \c        ; and then, further down...
6909 \c
6910 \c        push   word seg mystring   ; Now push the segment, and...
6911 \c        push   word mystring       ; ... offset of "mystring"
6912 \c        push   word [myint]        ; one of my variables
6913 \c        call   far SomeFunc
6914
6915 This is equivalent to the Pascal code
6916
6917 \c procedure SomeFunc(String: PChar; Int: Integer);
6918 \c     SomeFunc(@mystring, myint);
6919
6920
6921 \S{16bpseg} Borland Pascal \I{segment names, Borland Pascal}Segment
6922 Name Restrictions
6923
6924 Since Borland Pascal's internal unit file format is completely
6925 different from \c{OBJ}, it only makes a very sketchy job of actually
6926 reading and understanding the various information contained in a
6927 real \c{OBJ} file when it links that in. Therefore an object file
6928 intended to be linked to a Pascal program must obey a number of
6929 restrictions:
6930
6931 \b Procedures and functions must be in a segment whose name is
6932 either \c{CODE}, \c{CSEG}, or something ending in \c{_TEXT}.
6933
6934 \b initialized data must be in a segment whose name is either
6935 \c{CONST} or something ending in \c{_DATA}.
6936
6937 \b Uninitialized data must be in a segment whose name is either
6938 \c{DATA}, \c{DSEG}, or something ending in \c{_BSS}.
6939
6940 \b Any other segments in the object file are completely ignored.
6941 \c{GROUP} directives and segment attributes are also ignored.
6942
6943
6944 \S{16bpmacro} Using \i\c{c16.mac} With Pascal Programs
6945
6946 The \c{c16.mac} macro package, described in \k{16cmacro}, can also
6947 be used to simplify writing functions to be called from Pascal
6948 programs, if you code \I\c{PASCAL}\c{%define PASCAL}. This
6949 definition ensures that functions are far (it implies
6950 \i\c{FARCODE}), and also causes procedure return instructions to be
6951 generated with an operand.
6952
6953 Defining \c{PASCAL} does not change the code which calculates the
6954 argument offsets; you must declare your function's arguments in
6955 reverse order. For example:
6956
6957 \c %define PASCAL
6958 \c
6959 \c proc    _pascalproc
6960 \c
6961 \c %$j     arg 4
6962 \c %$i     arg
6963 \c         mov     ax,[bp + %$i]
6964 \c         mov     bx,[bp + %$j]
6965 \c         mov     es,[bp + %$j + 2]
6966 \c         add     ax,[bx]
6967 \c
6968 \c endproc
6969
6970 This defines the same routine, conceptually, as the example in
6971 \k{16cmacro}: it defines a function taking two arguments, an integer
6972 and a pointer to an integer, which returns the sum of the integer
6973 and the contents of the pointer. The only difference between this
6974 code and the large-model C version is that \c{PASCAL} is defined
6975 instead of \c{FARCODE}, and that the arguments are declared in
6976 reverse order.
6977
6978
6979 \C{32bit} Writing 32-bit Code (Unix, Win32, DJGPP)
6980
6981 This chapter attempts to cover some of the common issues involved
6982 when writing 32-bit code, to run under \i{Win32} or Unix, or to be
6983 linked with C code generated by a Unix-style C compiler such as
6984 \i{DJGPP}. It covers how to write assembly code to interface with
6985 32-bit C routines, and how to write position-independent code for
6986 shared libraries.
6987
6988 Almost all 32-bit code, and in particular all code running under
6989 \c{Win32}, \c{DJGPP} or any of the PC Unix variants, runs in \I{flat
6990 memory model}\e{flat} memory model. This means that the segment registers
6991 and paging have already been set up to give you the same 32-bit 4Gb
6992 address space no matter what segment you work relative to, and that
6993 you should ignore all segment registers completely. When writing
6994 flat-model application code, you never need to use a segment
6995 override or modify any segment register, and the code-section
6996 addresses you pass to \c{CALL} and \c{JMP} live in the same address
6997 space as the data-section addresses you access your variables by and
6998 the stack-section addresses you access local variables and procedure
6999 parameters by. Every address is 32 bits long and contains only an
7000 offset part.
7001
7002
7003 \H{32c} Interfacing to 32-bit C Programs
7004
7005 A lot of the discussion in \k{16c}, about interfacing to 16-bit C
7006 programs, still applies when working in 32 bits. The absence of
7007 memory models or segmentation worries simplifies things a lot.
7008
7009
7010 \S{32cunder} External Symbol Names
7011
7012 Most 32-bit C compilers share the convention used by 16-bit
7013 compilers, that the names of all global symbols (functions or data)
7014 they define are formed by prefixing an underscore to the name as it
7015 appears in the C program. However, not all of them do: the \c{ELF}
7016 specification states that C symbols do \e{not} have a leading
7017 underscore on their assembly-language names.
7018
7019 The older Linux \c{a.out} C compiler, all \c{Win32} compilers,
7020 \c{DJGPP}, and \c{NetBSD} and \c{FreeBSD}, all use the leading
7021 underscore; for these compilers, the macros \c{cextern} and
7022 \c{cglobal}, as given in \k{16cunder}, will still work. For \c{ELF},
7023 though, the leading underscore should not be used.
7024
7025 See also \k{opt-pfix}.
7026
7027 \S{32cfunc} Function Definitions and Function Calls
7028
7029 \I{functions, C calling convention}The \i{C calling convention}
7030 in 32-bit programs is as follows. In the following description,
7031 the words \e{caller} and \e{callee} are used to denote
7032 the function doing the calling and the function which gets called.
7033
7034 \b The caller pushes the function's parameters on the stack, one
7035 after another, in reverse order (right to left, so that the first
7036 argument specified to the function is pushed last).
7037
7038 \b The caller then executes a near \c{CALL} instruction to pass
7039 control to the callee.
7040
7041 \b The callee receives control, and typically (although this is not
7042 actually necessary, in functions which do not need to access their
7043 parameters) starts by saving the value of \c{ESP} in \c{EBP} so as
7044 to be able to use \c{EBP} as a base pointer to find its parameters
7045 on the stack. However, the caller was probably doing this too, so
7046 part of the calling convention states that \c{EBP} must be preserved
7047 by any C function. Hence the callee, if it is going to set up
7048 \c{EBP} as a \i{frame pointer}, must push the previous value first.
7049
7050 \b The callee may then access its parameters relative to \c{EBP}.
7051 The doubleword at \c{[EBP]} holds the previous value of \c{EBP} as
7052 it was pushed; the next doubleword, at \c{[EBP+4]}, holds the return
7053 address, pushed implicitly by \c{CALL}. The parameters start after
7054 that, at \c{[EBP+8]}. The leftmost parameter of the function, since
7055 it was pushed last, is accessible at this offset from \c{EBP}; the
7056 others follow, at successively greater offsets. Thus, in a function
7057 such as \c{printf} which takes a variable number of parameters, the
7058 pushing of the parameters in reverse order means that the function
7059 knows where to find its first parameter, which tells it the number
7060 and type of the remaining ones.
7061
7062 \b The callee may also wish to decrease \c{ESP} further, so as to
7063 allocate space on the stack for local variables, which will then be
7064 accessible at negative offsets from \c{EBP}.
7065
7066 \b The callee, if it wishes to return a value to the caller, should
7067 leave the value in \c{AL}, \c{AX} or \c{EAX} depending on the size
7068 of the value. Floating-point results are typically returned in
7069 \c{ST0}.
7070
7071 \b Once the callee has finished processing, it restores \c{ESP} from
7072 \c{EBP} if it had allocated local stack space, then pops the previous
7073 value of \c{EBP}, and returns via \c{RET} (equivalently, \c{RETN}).
7074
7075 \b When the caller regains control from the callee, the function
7076 parameters are still on the stack, so it typically adds an immediate
7077 constant to \c{ESP} to remove them (instead of executing a number of
7078 slow \c{POP} instructions). Thus, if a function is accidentally
7079 called with the wrong number of parameters due to a prototype
7080 mismatch, the stack will still be returned to a sensible state since
7081 the caller, which \e{knows} how many parameters it pushed, does the
7082 removing.
7083
7084 There is an alternative calling convention used by Win32 programs
7085 for Windows API calls, and also for functions called \e{by} the
7086 Windows API such as window procedures: they follow what Microsoft
7087 calls the \c{__stdcall} convention. This is slightly closer to the
7088 Pascal convention, in that the callee clears the stack by passing a
7089 parameter to the \c{RET} instruction. However, the parameters are
7090 still pushed in right-to-left order.
7091
7092 Thus, you would define a function in C style in the following way:
7093
7094 \c global  _myfunc
7095 \c
7096 \c _myfunc:
7097 \c         push    ebp
7098 \c         mov     ebp,esp
7099 \c         sub     esp,0x40        ; 64 bytes of local stack space
7100 \c         mov     ebx,[ebp+8]     ; first parameter to function
7101 \c
7102 \c         ; some more code
7103 \c
7104 \c         leave                   ; mov esp,ebp / pop ebp
7105 \c         ret
7106
7107 At the other end of the process, to call a C function from your
7108 assembly code, you would do something like this:
7109
7110 \c extern  _printf
7111 \c
7112 \c         ; and then, further down...
7113 \c
7114 \c         push    dword [myint]   ; one of my integer variables
7115 \c         push    dword mystring  ; pointer into my data segment
7116 \c         call    _printf
7117 \c         add     esp,byte 8      ; `byte' saves space
7118 \c
7119 \c         ; then those data items...
7120 \c
7121 \c segment _DATA
7122 \c
7123 \c myint       dd   1234
7124 \c mystring    db   'This number -> %d <- should be 1234',10,0
7125
7126 This piece of code is the assembly equivalent of the C code
7127
7128 \c     int myint = 1234;
7129 \c     printf("This number -> %d <- should be 1234\n", myint);
7130
7131
7132 \S{32cdata} Accessing Data Items
7133
7134 To get at the contents of C variables, or to declare variables which
7135 C can access, you need only declare the names as \c{GLOBAL} or
7136 \c{EXTERN}. (Again, the names require leading underscores, as stated
7137 in \k{32cunder}.) Thus, a C variable declared as \c{int i} can be
7138 accessed from assembler as
7139
7140 \c           extern _i
7141 \c           mov eax,[_i]
7142
7143 And to declare your own integer variable which C programs can access
7144 as \c{extern int j}, you do this (making sure you are assembling in
7145 the \c{_DATA} segment, if necessary):
7146
7147 \c           global _j
7148 \c _j        dd 0
7149
7150 To access a C array, you need to know the size of the components of
7151 the array. For example, \c{int} variables are four bytes long, so if
7152 a C program declares an array as \c{int a[10]}, you can access
7153 \c{a[3]} by coding \c{mov ax,[_a+12]}. (The byte offset 12 is obtained
7154 by multiplying the desired array index, 3, by the size of the array
7155 element, 4.) The sizes of the C base types in 32-bit compilers are:
7156 1 for \c{char}, 2 for \c{short}, 4 for \c{int}, \c{long} and
7157 \c{float}, and 8 for \c{double}. Pointers, being 32-bit addresses,
7158 are also 4 bytes long.
7159
7160 To access a C \i{data structure}, you need to know the offset from
7161 the base of the structure to the field you are interested in. You
7162 can either do this by converting the C structure definition into a
7163 NASM structure definition (using \c{STRUC}), or by calculating the
7164 one offset and using just that.
7165
7166 To do either of these, you should read your C compiler's manual to
7167 find out how it organizes data structures. NASM gives no special
7168 alignment to structure members in its own \i\c{STRUC} macro, so you
7169 have to specify alignment yourself if the C compiler generates it.
7170 Typically, you might find that a structure like
7171
7172 \c struct {
7173 \c     char c;
7174 \c     int i;
7175 \c } foo;
7176
7177 might be eight bytes long rather than five, since the \c{int} field
7178 would be aligned to a four-byte boundary. However, this sort of
7179 feature is sometimes a configurable option in the C compiler, either
7180 using command-line options or \c{#pragma} lines, so you have to find
7181 out how your own compiler does it.
7182
7183
7184 \S{32cmacro} \i\c{c32.mac}: Helper Macros for the 32-bit C Interface
7185
7186 Included in the NASM archives, in the \I{misc directory}\c{misc}
7187 directory, is a file \c{c32.mac} of macros. It defines three macros:
7188 \i\c{proc}, \i\c{arg} and \i\c{endproc}. These are intended to be
7189 used for C-style procedure definitions, and they automate a lot of
7190 the work involved in keeping track of the calling convention.
7191
7192 An example of an assembly function using the macro set is given
7193 here:
7194
7195 \c proc    _proc32
7196 \c
7197 \c %$i     arg
7198 \c %$j     arg
7199 \c         mov     eax,[ebp + %$i]
7200 \c         mov     ebx,[ebp + %$j]
7201 \c         add     eax,[ebx]
7202 \c
7203 \c endproc
7204
7205 This defines \c{_proc32} to be a procedure taking two arguments, the
7206 first (\c{i}) an integer and the second (\c{j}) a pointer to an
7207 integer. It returns \c{i + *j}.
7208
7209 Note that the \c{arg} macro has an \c{EQU} as the first line of its
7210 expansion, and since the label before the macro call gets prepended
7211 to the first line of the expanded macro, the \c{EQU} works, defining
7212 \c{%$i} to be an offset from \c{BP}. A context-local variable is
7213 used, local to the context pushed by the \c{proc} macro and popped
7214 by the \c{endproc} macro, so that the same argument name can be used
7215 in later procedures. Of course, you don't \e{have} to do that.
7216
7217 \c{arg} can take an optional parameter, giving the size of the
7218 argument. If no size is given, 4 is assumed, since it is likely that
7219 many function parameters will be of type \c{int} or pointers.
7220
7221
7222 \H{picdll} Writing NetBSD/FreeBSD/OpenBSD and Linux/ELF \i{Shared
7223 Libraries}
7224
7225 \c{ELF} replaced the older \c{a.out} object file format under Linux
7226 because it contains support for \i{position-independent code}
7227 (\i{PIC}), which makes writing shared libraries much easier. NASM
7228 supports the \c{ELF} position-independent code features, so you can
7229 write Linux \c{ELF} shared libraries in NASM.
7230
7231 \i{NetBSD}, and its close cousins \i{FreeBSD} and \i{OpenBSD}, take
7232 a different approach by hacking PIC support into the \c{a.out}
7233 format. NASM supports this as the \i\c{aoutb} output format, so you
7234 can write \i{BSD} shared libraries in NASM too.
7235
7236 The operating system loads a PIC shared library by memory-mapping
7237 the library file at an arbitrarily chosen point in the address space
7238 of the running process. The contents of the library's code section
7239 must therefore not depend on where it is loaded in memory.
7240
7241 Therefore, you cannot get at your variables by writing code like
7242 this:
7243
7244 \c         mov     eax,[myvar]             ; WRONG
7245
7246 Instead, the linker provides an area of memory called the
7247 \i\e{global offset table}, or \i{GOT}; the GOT is situated at a
7248 constant distance from your library's code, so if you can find out
7249 where your library is loaded (which is typically done using a
7250 \c{CALL} and \c{POP} combination), you can obtain the address of the
7251 GOT, and you can then load the addresses of your variables out of
7252 linker-generated entries in the GOT.
7253
7254 The \e{data} section of a PIC shared library does not have these
7255 restrictions: since the data section is writable, it has to be
7256 copied into memory anyway rather than just paged in from the library
7257 file, so as long as it's being copied it can be relocated too. So
7258 you can put ordinary types of relocation in the data section without
7259 too much worry (but see \k{picglobal} for a caveat).
7260
7261
7262 \S{picgot} Obtaining the Address of the GOT
7263
7264 Each code module in your shared library should define the GOT as an
7265 external symbol:
7266
7267 \c extern  _GLOBAL_OFFSET_TABLE_   ; in ELF
7268 \c extern  __GLOBAL_OFFSET_TABLE_  ; in BSD a.out
7269
7270 At the beginning of any function in your shared library which plans
7271 to access your data or BSS sections, you must first calculate the
7272 address of the GOT. This is typically done by writing the function
7273 in this form:
7274
7275 \c func:   push    ebp
7276 \c         mov     ebp,esp
7277 \c         push    ebx
7278 \c         call    .get_GOT
7279 \c .get_GOT:
7280 \c         pop     ebx
7281 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-.get_GOT wrt ..gotpc
7282 \c
7283 \c         ; the function body comes here
7284 \c
7285 \c         mov     ebx,[ebp-4]
7286 \c         mov     esp,ebp
7287 \c         pop     ebp
7288 \c         ret
7289
7290 (For BSD, again, the symbol \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE} requires a
7291 second leading underscore.)
7292
7293 The first two lines of this function are simply the standard C
7294 prologue to set up a stack frame, and the last three lines are
7295 standard C function epilogue. The third line, and the fourth to last
7296 line, save and restore the \c{EBX} register, because PIC shared
7297 libraries use this register to store the address of the GOT.
7298
7299 The interesting bit is the \c{CALL} instruction and the following
7300 two lines. The \c{CALL} and \c{POP} combination obtains the address
7301 of the label \c{.get_GOT}, without having to know in advance where
7302 the program was loaded (since the \c{CALL} instruction is encoded
7303 relative to the current position). The \c{ADD} instruction makes use
7304 of one of the special PIC relocation types: \i{GOTPC relocation}.
7305 With the \i\c{WRT ..gotpc} qualifier specified, the symbol
7306 referenced (here \c{_GLOBAL_OFFSET_TABLE_}, the special symbol
7307 assigned to the GOT) is given as an offset from the beginning of the
7308 section. (Actually, \c{ELF} encodes it as the offset from the operand
7309 field of the \c{ADD} instruction, but NASM simplifies this
7310 deliberately, so you do things the same way for both \c{ELF} and
7311 \c{BSD}.) So the instruction then \e{adds} the beginning of the section,
7312 to get the real address of the GOT, and subtracts the value of
7313 \c{.get_GOT} which it knows is in \c{EBX}. Therefore, by the time
7314 that instruction has finished, \c{EBX} contains the address of the GOT.
7315
7316 If you didn't follow that, don't worry: it's never necessary to
7317 obtain the address of the GOT by any other means, so you can put
7318 those three instructions into a macro and safely ignore them:
7319
7320 \c %macro  get_GOT 0
7321 \c
7322 \c         call    %%getgot
7323 \c   %%getgot:
7324 \c         pop     ebx
7325 \c         add     ebx,_GLOBAL_OFFSET_TABLE_+$$-%%getgot wrt ..gotpc
7326 \c
7327 \c %endmacro
7328
7329 \S{piclocal} Finding Your Local Data Items
7330
7331 Having got the GOT, you can then use it to obtain the addresses of
7332 your data items. Most variables will reside in the sections you have
7333 declared; they can be accessed using the \I{GOTOFF
7334 relocation}\c{..gotoff} special \I\c{WRT ..gotoff}\c{WRT} type. The
7335 way this works is like this:
7336
7337 \c         lea     eax,[ebx+myvar wrt ..gotoff]
7338
7339 The expression \c{myvar wrt ..gotoff} is calculated, when the shared
7340 library is linked, to be the offset to the local variable \c{myvar}
7341 from the beginning of the GOT. Therefore, adding it to \c{EBX} as
7342 above will place the real address of \c{myvar} in \c{EAX}.
7343
7344 If you declare variables as \c{GLOBAL} without specifying a size for
7345 them, they are shared between code modules in the library, but do
7346 not get exported from the library to the program that loaded it.
7347 They will still be in your ordinary data and BSS sections, so you
7348 can access them in the same way as local variables, using the above
7349 \c{..gotoff} mechanism.
7350
7351 Note that due to a peculiarity of the way BSD \c{a.out} format
7352 handles this relocation type, there must be at least one non-local
7353 symbol in the same section as the address you're trying to access.
7354
7355
7356 \S{picextern} Finding External and Common Data Items
7357
7358 If your library needs to get at an external variable (external to
7359 the \e{library}, not just to one of the modules within it), you must
7360 use the \I{GOT relocations}\I\c{WRT ..got}\c{..got} type to get at
7361 it. The \c{..got} type, instead of giving you the offset from the
7362 GOT base to the variable, gives you the offset from the GOT base to
7363 a GOT \e{entry} containing the address of the variable. The linker
7364 will set up this GOT entry when it builds the library, and the
7365 dynamic linker will place the correct address in it at load time. So
7366 to obtain the address of an external variable \c{extvar} in \c{EAX},
7367 you would code
7368
7369 \c         mov     eax,[ebx+extvar wrt ..got]
7370
7371 This loads the address of \c{extvar} out of an entry in the GOT. The
7372 linker, when it builds the shared library, collects together every
7373 relocation of type \c{..got}, and builds the GOT so as to ensure it
7374 has every necessary entry present.
7375
7376 Common variables must also be accessed in this way.
7377
7378
7379 \S{picglobal} Exporting Symbols to the Library User
7380
7381 If you want to export symbols to the user of the library, you have
7382 to declare whether they are functions or data, and if they are data,
7383 you have to give the size of the data item. This is because the
7384 dynamic linker has to build \I{PLT}\i{procedure linkage table}
7385 entries for any exported functions, and also moves exported data
7386 items away from the library's data section in which they were
7387 declared.
7388
7389 So to export a function to users of the library, you must use
7390
7391 \c global  func:function           ; declare it as a function
7392 \c
7393 \c func:   push    ebp
7394 \c
7395 \c         ; etc.
7396
7397 And to export a data item such as an array, you would have to code
7398
7399 \c global  array:data array.end-array      ; give the size too
7400 \c
7401 \c array:  resd    128
7402 \c .end:
7403
7404 Be careful: If you export a variable to the library user, by
7405 declaring it as \c{GLOBAL} and supplying a size, the variable will
7406 end up living in the data section of the main program, rather than
7407 in your library's data section, where you declared it. So you will
7408 have to access your own global variable with the \c{..got} mechanism
7409 rather than \c{..gotoff}, as if it were external (which,
7410 effectively, it has become).
7411
7412 Equally, if you need to store the address of an exported global in
7413 one of your data sections, you can't do it by means of the standard
7414 sort of code:
7415
7416 \c dataptr:        dd      global_data_item        ; WRONG
7417
7418 NASM will interpret this code as an ordinary relocation, in which
7419 \c{global_data_item} is merely an offset from the beginning of the
7420 \c{.data} section (or whatever); so this reference will end up
7421 pointing at your data section instead of at the exported global
7422 which resides elsewhere.
7423
7424 Instead of the above code, then, you must write
7425
7426 \c dataptr:        dd      global_data_item wrt ..sym
7427
7428 which makes use of the special \c{WRT} type \I\c{WRT ..sym}\c{..sym}
7429 to instruct NASM to search the symbol table for a particular symbol
7430 at that address, rather than just relocating by section base.
7431
7432 Either method will work for functions: referring to one of your
7433 functions by means of
7434
7435 \c funcptr:        dd      my_function
7436
7437 will give the user the address of the code you wrote, whereas
7438
7439 \c funcptr:        dd      my_function wrt ..sym
7440
7441 will give the address of the procedure linkage table for the
7442 function, which is where the calling program will \e{believe} the
7443 function lives. Either address is a valid way to call the function.
7444
7445
7446 \S{picproc} Calling Procedures Outside the Library
7447
7448 Calling procedures outside your shared library has to be done by
7449 means of a \i\e{procedure linkage table}, or \i{PLT}. The PLT is
7450 placed at a known offset from where the library is loaded, so the
7451 library code can make calls to the PLT in a position-independent
7452 way. Within the PLT there is code to jump to offsets contained in
7453 the GOT, so function calls to other shared libraries or to routines
7454 in the main program can be transparently passed off to their real
7455 destinations.
7456
7457 To call an external routine, you must use another special PIC
7458 relocation type, \I{PLT relocations}\i\c{WRT ..plt}. This is much
7459 easier than the GOT-based ones: you simply replace calls such as
7460 \c{CALL printf} with the PLT-relative version \c{CALL printf WRT
7461 ..plt}.
7462
7463
7464 \S{link} Generating the Library File
7465
7466 Having written some code modules and assembled them to \c{.o} files,
7467 you then generate your shared library with a command such as
7468
7469 \c ld -shared -o library.so module1.o module2.o       # for ELF
7470 \c ld -Bshareable -o library.so module1.o module2.o   # for BSD
7471
7472 For ELF, if your shared library is going to reside in system
7473 directories such as \c{/usr/lib} or \c{/lib}, it is usually worth
7474 using the \i\c{-soname} flag to the linker, to store the final
7475 library file name, with a version number, into the library:
7476
7477 \c ld -shared -soname library.so.1 -o library.so.1.2 *.o
7478
7479 You would then copy \c{library.so.1.2} into the library directory,
7480 and create \c{library.so.1} as a symbolic link to it.
7481
7482
7483 \C{mixsize} Mixing 16 and 32 Bit Code
7484
7485 This chapter tries to cover some of the issues, largely related to
7486 unusual forms of addressing and jump instructions, encountered when
7487 writing operating system code such as protected-mode initialisation
7488 routines, which require code that operates in mixed segment sizes,
7489 such as code in a 16-bit segment trying to modify data in a 32-bit
7490 one, or jumps between different-size segments.
7491
7492
7493 \H{mixjump} Mixed-Size Jumps\I{jumps, mixed-size}
7494
7495 \I{operating system, writing}\I{writing operating systems}The most
7496 common form of \i{mixed-size instruction} is the one used when
7497 writing a 32-bit OS: having done your setup in 16-bit mode, such as
7498 loading the kernel, you then have to boot it by switching into
7499 protected mode and jumping to the 32-bit kernel start address. In a
7500 fully 32-bit OS, this tends to be the \e{only} mixed-size
7501 instruction you need, since everything before it can be done in pure
7502 16-bit code, and everything after it can be pure 32-bit.
7503
7504 This jump must specify a 48-bit far address, since the target
7505 segment is a 32-bit one. However, it must be assembled in a 16-bit
7506 segment, so just coding, for example,
7507
7508 \c         jmp     0x1234:0x56789ABC       ; wrong!
7509
7510 will not work, since the offset part of the address will be
7511 truncated to \c{0x9ABC} and the jump will be an ordinary 16-bit far
7512 one.
7513
7514 The Linux kernel setup code gets round the inability of \c{as86} to
7515 generate the required instruction by coding it manually, using
7516 \c{DB} instructions. NASM can go one better than that, by actually
7517 generating the right instruction itself. Here's how to do it right:
7518
7519 \c         jmp     dword 0x1234:0x56789ABC         ; right
7520
7521 \I\c{JMP DWORD}The \c{DWORD} prefix (strictly speaking, it should
7522 come \e{after} the colon, since it is declaring the \e{offset} field
7523 to be a doubleword; but NASM will accept either form, since both are
7524 unambiguous) forces the offset part to be treated as far, in the
7525 assumption that you are deliberately writing a jump from a 16-bit
7526 segment to a 32-bit one.
7527
7528 You can do the reverse operation, jumping from a 32-bit segment to a
7529 16-bit one, by means of the \c{WORD} prefix:
7530
7531 \c         jmp     word 0x8765:0x4321      ; 32 to 16 bit
7532
7533 If the \c{WORD} prefix is specified in 16-bit mode, or the \c{DWORD}
7534 prefix in 32-bit mode, they will be ignored, since each is
7535 explicitly forcing NASM into a mode it was in anyway.
7536
7537
7538 \H{mixaddr} Addressing Between Different-Size Segments\I{addressing,
7539 mixed-size}\I{mixed-size addressing}
7540
7541 If your OS is mixed 16 and 32-bit, or if you are writing a DOS
7542 extender, you are likely to have to deal with some 16-bit segments
7543 and some 32-bit ones. At some point, you will probably end up
7544 writing code in a 16-bit segment which has to access data in a
7545 32-bit segment, or vice versa.
7546
7547 If the data you are trying to access in a 32-bit segment lies within
7548 the first 64K of the segment, you may be able to get away with using
7549 an ordinary 16-bit addressing operation for the purpose; but sooner
7550 or later, you will want to do 32-bit addressing from 16-bit mode.
7551
7552 The easiest way to do this is to make sure you use a register for
7553 the address, since any effective address containing a 32-bit
7554 register is forced to be a 32-bit address. So you can do
7555
7556 \c         mov     eax,offset_into_32_bit_segment_specified_by_fs
7557 \c         mov     dword [fs:eax],0x11223344
7558
7559 This is fine, but slightly cumbersome (since it wastes an
7560 instruction and a register) if you already know the precise offset
7561 you are aiming at. The x86 architecture does allow 32-bit effective
7562 addresses to specify nothing but a 4-byte offset, so why shouldn't
7563 NASM be able to generate the best instruction for the purpose?
7564
7565 It can. As in \k{mixjump}, you need only prefix the address with the
7566 \c{DWORD} keyword, and it will be forced to be a 32-bit address:
7567
7568 \c         mov     dword [fs:dword my_offset],0x11223344
7569
7570 Also as in \k{mixjump}, NASM is not fussy about whether the
7571 \c{DWORD} prefix comes before or after the segment override, so
7572 arguably a nicer-looking way to code the above instruction is
7573
7574 \c         mov     dword [dword fs:my_offset],0x11223344
7575
7576 Don't confuse the \c{DWORD} prefix \e{outside} the square brackets,
7577 which controls the size of the data stored at the address, with the
7578 one \c{inside} the square brackets which controls the length of the
7579 address itself. The two can quite easily be different:
7580
7581 \c         mov     word [dword 0x12345678],0x9ABC
7582
7583 This moves 16 bits of data to an address specified by a 32-bit
7584 offset.
7585
7586 You can also specify \c{WORD} or \c{DWORD} prefixes along with the
7587 \c{FAR} prefix to indirect far jumps or calls. For example:
7588
7589 \c         call    dword far [fs:word 0x4321]
7590
7591 This instruction contains an address specified by a 16-bit offset;
7592 it loads a 48-bit far pointer from that (16-bit segment and 32-bit
7593 offset), and calls that address.
7594
7595
7596 \H{mixother} Other Mixed-Size Instructions
7597
7598 The other way you might want to access data might be using the
7599 string instructions (\c{LODSx}, \c{STOSx} and so on) or the
7600 \c{XLATB} instruction. These instructions, since they take no
7601 parameters, might seem to have no easy way to make them perform
7602 32-bit addressing when assembled in a 16-bit segment.
7603
7604 This is the purpose of NASM's \i\c{a16}, \i\c{a32} and \i\c{a64} prefixes. If
7605 you are coding \c{LODSB} in a 16-bit segment but it is supposed to
7606 be accessing a string in a 32-bit segment, you should load the
7607 desired address into \c{ESI} and then code
7608
7609 \c         a32     lodsb
7610
7611 The prefix forces the addressing size to 32 bits, meaning that
7612 \c{LODSB} loads from \c{[DS:ESI]} instead of \c{[DS:SI]}. To access
7613 a string in a 16-bit segment when coding in a 32-bit one, the
7614 corresponding \c{a16} prefix can be used.
7615
7616 The \c{a16}, \c{a32} and \c{a64} prefixes can be applied to any instruction
7617 in NASM's instruction table, but most of them can generate all the
7618 useful forms without them. The prefixes are necessary only for
7619 instructions with implicit addressing:
7620 \# \c{CMPSx} (\k{insCMPSB}),
7621 \# \c{SCASx} (\k{insSCASB}), \c{LODSx} (\k{insLODSB}), \c{STOSx}
7622 \# (\k{insSTOSB}), \c{MOVSx} (\k{insMOVSB}), \c{INSx} (\k{insINSB}),
7623 \# \c{OUTSx} (\k{insOUTSB}), and \c{XLATB} (\k{insXLATB}).
7624 \c{CMPSx}, \c{SCASx}, \c{LODSx}, \c{STOSx}, \c{MOVSx}, \c{INSx},
7625 \c{OUTSx}, and \c{XLATB}.
7626 Also, the
7627 various push and pop instructions (\c{PUSHA} and \c{POPF} as well as
7628 the more usual \c{PUSH} and \c{POP}) can accept \c{a16}, \c{a32} or \c{a64}
7629 prefixes to force a particular one of \c{SP}, \c{ESP} or \c{RSP} to be used
7630 as a stack pointer, in case the stack segment in use is a different
7631 size from the code segment.
7632
7633 \c{PUSH} and \c{POP}, when applied to segment registers in 32-bit
7634 mode, also have the slightly odd behaviour that they push and pop 4
7635 bytes at a time, of which the top two are ignored and the bottom two
7636 give the value of the segment register being manipulated. To force
7637 the 16-bit behaviour of segment-register push and pop instructions,
7638 you can use the operand-size prefix \i\c{o16}:
7639
7640 \c         o16 push    ss
7641 \c         o16 push    ds
7642
7643 This code saves a doubleword of stack space by fitting two segment
7644 registers into the space which would normally be consumed by pushing
7645 one.
7646
7647 (You can also use the \i\c{o32} prefix to force the 32-bit behaviour
7648 when in 16-bit mode, but this seems less useful.)
7649
7650
7651 \C{64bit} Writing 64-bit Code (Unix, Win64)
7652
7653 This chapter attempts to cover some of the common issues involved when
7654 writing 64-bit code, to run under \i{Win64} or Unix.  It covers how to
7655 write assembly code to interface with 64-bit C routines, and how to
7656 write position-independent code for shared libraries.
7657
7658 All 64-bit code uses a flat memory model, since segmentation is not
7659 available in 64-bit mode.  The one exception is the \c{FS} and \c{GS}
7660 registers, which still add their bases.
7661
7662 Position independence in 64-bit mode is significantly simpler, since
7663 the processor supports \c{RIP}-relative addressing directly; see the
7664 \c{REL} keyword (\k{effaddr}).  On most 64-bit platforms, it is
7665 probably desirable to make that the default, using the directive
7666 \c{DEFAULT REL} (\k{default}).
7667
7668 64-bit programming is relatively similar to 32-bit programming, but
7669 of course pointers are 64 bits long; additionally, all existing
7670 platforms pass arguments in registers rather than on the stack.
7671 Furthermore, 64-bit platforms use SSE2 by default for floating point.
7672 Please see the ABI documentation for your platform.
7673
7674 64-bit platforms differ in the sizes of the fundamental datatypes, not
7675 just from 32-bit platforms but from each other.  If a specific size
7676 data type is desired, it is probably best to use the types defined in
7677 the Standard C header \c{<inttypes.h>}.
7678
7679 In 64-bit mode, the default instruction size is still 32 bits.  When
7680 loading a value into a 32-bit register (but not an 8- or 16-bit
7681 register), the upper 32 bits of the corresponding 64-bit register are
7682 set to zero.
7683
7684 \H{reg64} Register Names in 64-bit Mode
7685
7686 NASM uses the following names for general-purpose registers in 64-bit
7687 mode, for 8-, 16-, 32- and 64-bit references, respectively:
7688
7689 \c      AL/AH, CL/CH, DL/DH, BL/BH, SPL, BPL, SIL, DIL, R8B-R15B
7690 \c      AX, CX, DX, BX, SP, BP, SI, DI, R8W-R15W
7691 \c      EAX, ECX, EDX, EBX, ESP, EBP, ESI, EDI, R8D-R15D
7692 \c      RAX, RCX, RDX, RBX, RSP, RBP, RSI, RDI, R8-R15
7693
7694 This is consistent with the AMD documentation and most other
7695 assemblers.  The Intel documentation, however, uses the names
7696 \c{R8L-R15L} for 8-bit references to the higher registers.  It is
7697 possible to use those names by definiting them as macros; similarly,
7698 if one wants to use numeric names for the low 8 registers, define them
7699 as macros.  The standard macro package \c{altreg} (see \k{pkg_altreg})
7700 can be used for this purpose.
7701
7702 \H{id64} Immediates and Displacements in 64-bit Mode
7703
7704 In 64-bit mode, immediates and displacements are generally only 32
7705 bits wide.  NASM will therefore truncate most displacements and
7706 immediates to 32 bits.
7707
7708 The only instruction which takes a full \i{64-bit immediate} is:
7709
7710 \c      MOV reg64,imm64
7711
7712 NASM will produce this instruction whenever the programmer uses
7713 \c{MOV} with an immediate into a 64-bit register.  If this is not
7714 desirable, simply specify the equivalent 32-bit register, which will
7715 be automatically zero-extended by the processor, or specify the
7716 immediate as \c{DWORD}:
7717
7718 \c      mov rax,foo             ; 64-bit immediate
7719 \c      mov rax,qword foo       ; (identical)
7720 \c      mov eax,foo             ; 32-bit immediate, zero-extended
7721 \c      mov rax,dword foo       ; 32-bit immediate, sign-extended
7722
7723 The length of these instructions are 10, 5 and 7 bytes, respectively.
7724
7725 The only instructions which take a full \I{64-bit displacement}64-bit
7726 \e{displacement} is loading or storing, using \c{MOV}, \c{AL}, \c{AX},
7727 \c{EAX} or \c{RAX} (but no other registers) to an absolute 64-bit address.
7728 Since this is a relatively rarely used instruction (64-bit code generally uses
7729 relative addressing), the programmer has to explicitly declare the
7730 displacement size as \c{QWORD}:
7731
7732 \c      default abs
7733 \c
7734 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit absolute disp, sign-extended
7735 \c      mov eax,[a32 foo]       ; 32-bit absolute disp, zero-extended
7736 \c      mov eax,[qword foo]     ; 64-bit absolute disp
7737 \c
7738 \c      default rel
7739 \c
7740 \c      mov eax,[foo]           ; 32-bit relative disp
7741 \c      mov eax,[a32 foo]       ; d:o, address truncated to 32 bits(!)
7742 \c      mov eax,[qword foo]     ; error
7743 \c      mov eax,[abs qword foo] ; 64-bit absolute disp
7744
7745 A sign-extended absolute displacement can access from -2 GB to +2 GB;
7746 a zero-extended absolute displacement can access from 0 to 4 GB.
7747
7748 \H{unix64} Interfacing to 64-bit C Programs (Unix)
7749
7750 On Unix, the 64-bit ABI is defined by the document:
7751
7752 \W{http://www.nasm.us/links/unix64abi}\c{http://www.nasm.us/links/unix64abi}
7753
7754 Although written for AT&T-syntax assembly, the concepts apply equally
7755 well for NASM-style assembly.  What follows is a simplified summary.
7756
7757 The first six integer arguments (from the left) are passed in \c{RDI},
7758 \c{RSI}, \c{RDX}, \c{RCX}, \c{R8}, and \c{R9}, in that order.
7759 Additional integer arguments are passed on the stack.  These
7760 registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and \c{R11} are destroyed by function
7761 calls, and thus are available for use by the function without saving.
7762
7763 Integer return values are passed in \c{RAX} and \c{RDX}, in that order.
7764
7765 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7766 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM7};
7767 return is \c{XMM0} and \c{XMM1}.  \c{long double} are passed on the
7768 stack, and returned in \c{ST0} and \c{ST1}.
7769
7770 All SSE and x87 registers are destroyed by function calls.
7771
7772 On 64-bit Unix, \c{long} is 64 bits.
7773
7774 Integer and SSE register arguments are counted separately, so for the case of
7775
7776 \c      void foo(long a, double b, int c)
7777
7778 \c{a} is passed in \c{RDI}, \c{b} in \c{XMM0}, and \c{c} in \c{ESI}.
7779
7780 \H{win64} Interfacing to 64-bit C Programs (Win64)
7781
7782 The Win64 ABI is described at:
7783
7784 \W{http://www.nasm.us/links/win64abi}\c{http://www.nasm.us/links/win64abi}
7785
7786 What follows is a simplified summary.
7787
7788 The first four integer arguments are passed in \c{RCX}, \c{RDX},
7789 \c{R8} and \c{R9}, in that order.  Additional integer arguments are
7790 passed on the stack.  These registers, plus \c{RAX}, \c{R10} and
7791 \c{R11} are destroyed by function calls, and thus are available for
7792 use by the function without saving.
7793
7794 Integer return values are passed in \c{RAX} only.
7795
7796 Floating point is done using SSE registers, except for \c{long
7797 double}.  Floating-point arguments are passed in \c{XMM0} to \c{XMM3};
7798 return is \c{XMM0} only.
7799
7800 On Win64, \c{long} is 32 bits; \c{long long} or \c{_int64} is 64 bits.
7801
7802 Integer and SSE register arguments are counted together, so for the case of
7803
7804 \c      void foo(long long a, double b, int c)
7805
7806 \c{a} is passed in \c{RCX}, \c{b} in \c{XMM1}, and \c{c} in \c{R8D}.
7807
7808 \C{trouble} Troubleshooting
7809
7810 This chapter describes some of the common problems that users have
7811 been known to encounter with NASM, and answers them. It also gives
7812 instructions for reporting bugs in NASM if you find a difficulty
7813 that isn't listed here.
7814
7815
7816 \H{problems} Common Problems
7817
7818 \S{inefficient} NASM Generates \i{Inefficient Code}
7819
7820 We sometimes get `bug' reports about NASM generating inefficient, or
7821 even `wrong', code on instructions such as \c{ADD ESP,8}. This is a
7822 deliberate design feature, connected to predictability of output:
7823 NASM, on seeing \c{ADD ESP,8}, will generate the form of the
7824 instruction which leaves room for a 32-bit offset. You need to code
7825 \I\c{BYTE}\c{ADD ESP,BYTE 8} if you want the space-efficient form of
7826 the instruction. This isn't a bug, it's user error: if you prefer to
7827 have NASM produce the more efficient code automatically enable
7828 optimization with the \c{-O} option (see \k{opt-O}).
7829
7830
7831 \S{jmprange} My Jumps are Out of Range\I{out of range, jumps}
7832
7833 Similarly, people complain that when they issue \i{conditional
7834 jumps} (which are \c{SHORT} by default) that try to jump too far,
7835 NASM reports `short jump out of range' instead of making the jumps
7836 longer.
7837
7838 This, again, is partly a predictability issue, but in fact has a
7839 more practical reason as well. NASM has no means of being told what
7840 type of processor the code it is generating will be run on; so it
7841 cannot decide for itself that it should generate \i\c{Jcc NEAR} type
7842 instructions, because it doesn't know that it's working for a 386 or
7843 above. Alternatively, it could replace the out-of-range short
7844 \c{JNE} instruction with a very short \c{JE} instruction that jumps
7845 over a \c{JMP NEAR}; this is a sensible solution for processors
7846 below a 386, but hardly efficient on processors which have good
7847 branch prediction \e{and} could have used \c{JNE NEAR} instead. So,
7848 once again, it's up to the user, not the assembler, to decide what
7849 instructions should be generated. See \k{opt-O}.
7850
7851
7852 \S{proborg} \i\c{ORG} Doesn't Work
7853
7854 People writing \i{boot sector} programs in the \c{bin} format often
7855 complain that \c{ORG} doesn't work the way they'd like: in order to
7856 place the \c{0xAA55} signature word at the end of a 512-byte boot
7857 sector, people who are used to MASM tend to code
7858
7859 \c         ORG 0
7860 \c
7861 \c         ; some boot sector code
7862 \c
7863 \c         ORG 510
7864 \c         DW 0xAA55
7865
7866 This is not the intended use of the \c{ORG} directive in NASM, and
7867 will not work. The correct way to solve this problem in NASM is to
7868 use the \i\c{TIMES} directive, like this:
7869
7870 \c         ORG 0
7871 \c
7872 \c         ; some boot sector code
7873 \c
7874 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7875 \c         DW 0xAA55
7876
7877 The \c{TIMES} directive will insert exactly enough zero bytes into
7878 the output to move the assembly point up to 510. This method also
7879 has the advantage that if you accidentally fill your boot sector too
7880 full, NASM will catch the problem at assembly time and report it, so
7881 you won't end up with a boot sector that you have to disassemble to
7882 find out what's wrong with it.
7883
7884
7885 \S{probtimes} \i\c{TIMES} Doesn't Work
7886
7887 The other common problem with the above code is people who write the
7888 \c{TIMES} line as
7889
7890 \c         TIMES 510-$ DB 0
7891
7892 by reasoning that \c{$} should be a pure number, just like 510, so
7893 the difference between them is also a pure number and can happily be
7894 fed to \c{TIMES}.
7895
7896 NASM is a \e{modular} assembler: the various component parts are
7897 designed to be easily separable for re-use, so they don't exchange
7898 information unnecessarily. In consequence, the \c{bin} output
7899 format, even though it has been told by the \c{ORG} directive that
7900 the \c{.text} section should start at 0, does not pass that
7901 information back to the expression evaluator. So from the
7902 evaluator's point of view, \c{$} isn't a pure number: it's an offset
7903 from a section base. Therefore the difference between \c{$} and 510
7904 is also not a pure number, but involves a section base. Values
7905 involving section bases cannot be passed as arguments to \c{TIMES}.
7906
7907 The solution, as in the previous section, is to code the \c{TIMES}
7908 line in the form
7909
7910 \c         TIMES 510-($-$$) DB 0
7911
7912 in which \c{$} and \c{$$} are offsets from the same section base,
7913 and so their difference is a pure number. This will solve the
7914 problem and generate sensible code.
7915
7916
7917 \H{bugs} \i{Bugs}\I{reporting bugs}
7918
7919 We have never yet released a version of NASM with any \e{known}
7920 bugs. That doesn't usually stop there being plenty we didn't know
7921 about, though. Any that you find should be reported firstly via the
7922 \i\c{bugtracker} at
7923 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}
7924 (click on "Bug Tracker"), or if that fails then through one of the
7925 contacts in \k{contact}.
7926
7927 Please read \k{qstart} first, and don't report the bug if it's
7928 listed in there as a deliberate feature. (If you think the feature
7929 is badly thought out, feel free to send us reasons why you think it
7930 should be changed, but don't just send us mail saying `This is a
7931 bug' if the documentation says we did it on purpose.) Then read
7932 \k{problems}, and don't bother reporting the bug if it's listed
7933 there.
7934
7935 If you do report a bug, \e{please} give us all of the following
7936 information:
7937
7938 \b What operating system you're running NASM under. DOS, Linux,
7939 NetBSD, Win16, Win32, VMS (I'd be impressed), whatever.
7940
7941 \b If you're running NASM under DOS or Win32, tell us whether you've
7942 compiled your own executable from the DOS source archive, or whether
7943 you were using the standard distribution binaries out of the
7944 archive. If you were using a locally built executable, try to
7945 reproduce the problem using one of the standard binaries, as this
7946 will make it easier for us to reproduce your problem prior to fixing
7947 it.
7948
7949 \b Which version of NASM you're using, and exactly how you invoked
7950 it. Give us the precise command line, and the contents of the
7951 \c{NASMENV} environment variable if any.
7952
7953 \b Which versions of any supplementary programs you're using, and
7954 how you invoked them. If the problem only becomes visible at link
7955 time, tell us what linker you're using, what version of it you've
7956 got, and the exact linker command line. If the problem involves
7957 linking against object files generated by a compiler, tell us what
7958 compiler, what version, and what command line or options you used.
7959 (If you're compiling in an IDE, please try to reproduce the problem
7960 with the command-line version of the compiler.)
7961
7962 \b If at all possible, send us a NASM source file which exhibits the
7963 problem. If this causes copyright problems (e.g. you can only
7964 reproduce the bug in restricted-distribution code) then bear in mind
7965 the following two points: firstly, we guarantee that any source code
7966 sent to us for the purposes of debugging NASM will be used \e{only}
7967 for the purposes of debugging NASM, and that we will delete all our
7968 copies of it as soon as we have found and fixed the bug or bugs in
7969 question; and secondly, we would prefer \e{not} to be mailed large
7970 chunks of code anyway. The smaller the file, the better. A
7971 three-line sample file that does nothing useful \e{except}
7972 demonstrate the problem is much easier to work with than a
7973 fully fledged ten-thousand-line program. (Of course, some errors
7974 \e{do} only crop up in large files, so this may not be possible.)
7975
7976 \b A description of what the problem actually \e{is}. `It doesn't
7977 work' is \e{not} a helpful description! Please describe exactly what
7978 is happening that shouldn't be, or what isn't happening that should.
7979 Examples might be: `NASM generates an error message saying Line 3
7980 for an error that's actually on Line 5'; `NASM generates an error
7981 message that I believe it shouldn't be generating at all'; `NASM
7982 fails to generate an error message that I believe it \e{should} be
7983 generating'; `the object file produced from this source code crashes
7984 my linker'; `the ninth byte of the output file is 66 and I think it
7985 should be 77 instead'.
7986
7987 \b If you believe the output file from NASM to be faulty, send it to
7988 us. That allows us to determine whether our own copy of NASM
7989 generates the same file, or whether the problem is related to
7990 portability issues between our development platforms and yours. We
7991 can handle binary files mailed to us as MIME attachments, uuencoded,
7992 and even BinHex. Alternatively, we may be able to provide an FTP
7993 site you can upload the suspect files to; but mailing them is easier
7994 for us.
7995
7996 \b Any other information or data files that might be helpful. If,
7997 for example, the problem involves NASM failing to generate an object
7998 file while TASM can generate an equivalent file without trouble,
7999 then send us \e{both} object files, so we can see what TASM is doing
8000 differently from us.
8001
8002
8003 \A{ndisasm} \i{Ndisasm}
8004
8005                   The Netwide Disassembler, NDISASM
8006
8007 \H{ndisintro} Introduction
8008
8009
8010 The Netwide Disassembler is a small companion program to the Netwide
8011 Assembler, NASM. It seemed a shame to have an x86 assembler,
8012 complete with a full instruction table, and not make as much use of
8013 it as possible, so here's a disassembler which shares the
8014 instruction table (and some other bits of code) with NASM.
8015
8016 The Netwide Disassembler does nothing except to produce
8017 disassemblies of \e{binary} source files. NDISASM does not have any
8018 understanding of object file formats, like \c{objdump}, and it will
8019 not understand \c{DOS .EXE} files like \c{debug} will. It just
8020 disassembles.
8021
8022
8023 \H{ndisstart} Getting Started: Installation
8024
8025 See \k{install} for installation instructions. NDISASM, like NASM,
8026 has a \c{man page} which you may want to put somewhere useful, if you
8027 are on a Unix system.
8028
8029
8030 \H{ndisrun} Running NDISASM
8031
8032 To disassemble a file, you will typically use a command of the form
8033
8034 \c        ndisasm -b {16|32|64} filename
8035
8036 NDISASM can disassemble 16-, 32- or 64-bit code equally easily,
8037 provided of course that you remember to specify which it is to work
8038 with. If no \i\c{-b} switch is present, NDISASM works in 16-bit mode
8039 by default. The \i\c{-u} switch (for USE32) also invokes 32-bit mode.
8040
8041 Two more command line options are \i\c{-r} which reports the version
8042 number of NDISASM you are running, and \i\c{-h} which gives a short
8043 summary of command line options.
8044
8045
8046 \S{ndiscom} COM Files: Specifying an Origin
8047
8048 To disassemble a \c{DOS .COM} file correctly, a disassembler must assume
8049 that the first instruction in the file is loaded at address \c{0x100},
8050 rather than at zero. NDISASM, which assumes by default that any file
8051 you give it is loaded at zero, will therefore need to be informed of
8052 this.
8053
8054 The \i\c{-o} option allows you to declare a different origin for the
8055 file you are disassembling. Its argument may be expressed in any of
8056 the NASM numeric formats: decimal by default, if it begins with `\c{$}'
8057 or `\c{0x}' or ends in `\c{H}' it's \c{hex}, if it ends in `\c{Q}' it's
8058 \c{octal}, and if it ends in `\c{B}' it's \c{binary}.
8059
8060 Hence, to disassemble a \c{.COM} file:
8061
8062 \c        ndisasm -o100h filename.com
8063
8064 will do the trick.
8065
8066
8067 \S{ndissync} Code Following Data: Synchronisation
8068
8069 Suppose you are disassembling a file which contains some data which
8070 isn't machine code, and \e{then} contains some machine code. NDISASM
8071 will faithfully plough through the data section, producing machine
8072 instructions wherever it can (although most of them will look
8073 bizarre, and some may have unusual prefixes, e.g. `\c{FS OR AX,0x240A}'),
8074 and generating `DB' instructions ever so often if it's totally stumped.
8075 Then it will reach the code section.
8076
8077 Supposing NDISASM has just finished generating a strange machine
8078 instruction from part of the data section, and its file position is
8079 now one byte \e{before} the beginning of the code section. It's
8080 entirely possible that another spurious instruction will get
8081 generated, starting with the final byte of the data section, and
8082 then the correct first instruction in the code section will not be
8083 seen because the starting point skipped over it. This isn't really
8084 ideal.
8085
8086 To avoid this, you can specify a `\i\c{synchronisation}' point, or indeed
8087 as many synchronisation points as you like (although NDISASM can
8088 only handle 2147483647 sync points internally). The definition of a sync
8089 point is this: NDISASM guarantees to hit sync points exactly during
8090 disassembly. If it is thinking about generating an instruction which
8091 would cause it to jump over a sync point, it will discard that
8092 instruction and output a `\c{db}' instead. So it \e{will} start
8093 disassembly exactly from the sync point, and so you \e{will} see all
8094 the instructions in your code section.
8095
8096 Sync points are specified using the \i\c{-s} option: they are measured
8097 in terms of the program origin, not the file position. So if you
8098 want to synchronize after 32 bytes of a \c{.COM} file, you would have to
8099 do
8100
8101 \c        ndisasm -o100h -s120h file.com
8102
8103 rather than
8104
8105 \c        ndisasm -o100h -s20h file.com
8106
8107 As stated above, you can specify multiple sync markers if you need
8108 to, just by repeating the \c{-s} option.
8109
8110
8111 \S{ndisisync} Mixed Code and Data: Automatic (Intelligent) Synchronisation
8112 \I\c{auto-sync}
8113
8114 Suppose you are disassembling the boot sector of a \c{DOS} floppy (maybe
8115 it has a virus, and you need to understand the virus so that you
8116 know what kinds of damage it might have done you). Typically, this
8117 will contain a \c{JMP} instruction, then some data, then the rest of the
8118 code. So there is a very good chance of NDISASM being \e{misaligned}
8119 when the data ends and the code begins. Hence a sync point is
8120 needed.
8121
8122 On the other hand, why should you have to specify the sync point
8123 manually? What you'd do in order to find where the sync point would
8124 be, surely, would be to read the \c{JMP} instruction, and then to use
8125 its target address as a sync point. So can NDISASM do that for you?
8126
8127 The answer, of course, is yes: using either of the synonymous
8128 switches \i\c{-a} (for automatic sync) or \i\c{-i} (for intelligent
8129 sync) will enable \c{auto-sync} mode. Auto-sync mode automatically
8130 generates a sync point for any forward-referring PC-relative jump or
8131 call instruction that NDISASM encounters. (Since NDISASM is one-pass,
8132 if it encounters a PC-relative jump whose target has already been
8133 processed, there isn't much it can do about it...)
8134
8135 Only PC-relative jumps are processed, since an absolute jump is
8136 either through a register (in which case NDISASM doesn't know what
8137 the register contains) or involves a segment address (in which case
8138 the target code isn't in the same segment that NDISASM is working
8139 in, and so the sync point can't be placed anywhere useful).
8140
8141 For some kinds of file, this mechanism will automatically put sync
8142 points in all the right places, and save you from having to place
8143 any sync points manually. However, it should be stressed that
8144 auto-sync mode is \e{not} guaranteed to catch all the sync points, and
8145 you may still have to place some manually.
8146
8147 Auto-sync mode doesn't prevent you from declaring manual sync
8148 points: it just adds automatically generated ones to the ones you
8149 provide. It's perfectly feasible to specify \c{-i} \e{and} some \c{-s}
8150 options.
8151
8152 Another caveat with auto-sync mode is that if, by some unpleasant
8153 fluke, something in your data section should disassemble to a
8154 PC-relative call or jump instruction, NDISASM may obediently place a
8155 sync point in a totally random place, for example in the middle of
8156 one of the instructions in your code section. So you may end up with
8157 a wrong disassembly even if you use auto-sync. Again, there isn't
8158 much I can do about this. If you have problems, you'll have to use
8159 manual sync points, or use the \c{-k} option (documented below) to
8160 suppress disassembly of the data area.
8161
8162
8163 \S{ndisother} Other Options
8164
8165 The \i\c{-e} option skips a header on the file, by ignoring the first N
8166 bytes. This means that the header is \e{not} counted towards the
8167 disassembly offset: if you give \c{-e10 -o10}, disassembly will start
8168 at byte 10 in the file, and this will be given offset 10, not 20.
8169
8170 The \i\c{-k} option is provided with two comma-separated numeric
8171 arguments, the first of which is an assembly offset and the second
8172 is a number of bytes to skip. This \e{will} count the skipped bytes
8173 towards the assembly offset: its use is to suppress disassembly of a
8174 data section which wouldn't contain anything you wanted to see
8175 anyway.
8176
8177
8178 \H{ndisbugs} Bugs and Improvements
8179
8180 There are no known bugs. However, any you find, with patches if
8181 possible, should be sent to
8182 \W{mailto:nasm-bugs@lists.sourceforge.net}\c{nasm-bugs@lists.sourceforge.net}, or to the
8183 developer's site at
8184 \W{http://www.nasm.us/}\c{http://www.nasm.us/}
8185 and we'll try to fix them. Feel free to send contributions and
8186 new features as well.
8187
8188 \A{inslist} \i{Instruction List}
8189
8190 \H{inslistintro} Introduction
8191
8192 The following sections show the instructions which NASM currently supports. For each
8193 instruction, there is a separate entry for each supported addressing mode. The third
8194 column shows the processor type in which the instruction was introduced and,
8195  when appropriate, one or more usage flags.
8196
8197 \& inslist.src
8198
8199 \A{changelog} \i{NASM Version History}
8200
8201 \& changes.src
8202