NASM (Netwide Assembler)，是一个 8086 和 x86-64 平台的汇编器，支持多种文件格式（ a.out、ELF、Mach-O 和 COFF）。还可以输出二进制文件（bin）和 Intel 汇编十六进等格式，这一篇用来记录 NASM 的基本知识。

常用选项

NASM 使用如下格式来进行汇编

nasm -f <format> <filename> [-o <output>]

比如

nasm -f bin myfile.asm -o myfile.com

会将源文件 myfile.com 汇编为二进制文件 myfile.com。

-o

默认下 NASM 会根据 -f 选项选择合适的文件名，如 微软文件格式 (obj, win32 和 win64)会删除 .asm 后缀并添加 .ojb 后缀；对于 Unix 目标格式（ aout、elf32 和 elf64 等）会使用 .o 进行替换；对于 bin 格式会直接删除 .asm 后缀名。

若工作目录下有同名文件 NASM 会直接覆盖，可以使用 -o 选项改变此行为。

-f

NASM 默认 bin 为输出文件格式。并且类似于 -o 选项，可以忽略选项和值之间的空格

nasm -fbin demo.asm -oprogram

-l

如果使用了 -l 选项，并且跟着一个文件名，NASM 会输出一个源文件十六进制格式的列表文件，其中地址和代码在左，源码（包括宏）在右。

nasm -f elf myfile.asm -l myfile.lst

可以在源代码中使用 [list -] 来去掉不需要显示的段。

-M

该选项可以向标准输出产生 makefile 依赖关系，可以重定位到一个文件中做进一步处理。

-F

类似于 -f 选项，但是产生的是附带指定调试格式的输出文件。使用

nasm -F <format> -y

来得到具体格式的可调试文件。

-i

NASM 允许源文件中有 %include 操作符，制定后不仅会在当前工作目录下搜索文件想要导入的文件，还会使用 -i 列出的路径。注意，NASM 只会将 -i 后面的路径加上 %include 构成完整文件名，所以在最后添加斜杠或者反斜杠是必要的（新版本会在 -i 选项后自动加上 /）。

-d， -u

-d 预定义一个宏，等价于 %define 操作符，可以方便 debug。相反，-u 取消一个宏。

-E

该选项命令 NASM 仅预处理，并将输出打印在标准输出上，-o 选项指定时保存为文件。但是，该选项在源文件需要计算表达式时会出错。

assign tablesize ($-tablestart) 会在 -e 选项下出错。

-On

指定多遍优化。如果有些复杂源文件需要多于两边的汇编，需要使用该选项。

-w

使汇编警告信息有效或者无效。

NASMENV 环境变量

系统中如果定义了环境变量 NASMENV，汇编器会将其视为对应值的命令行参数。通过在值开头写一个非减号字符，NASM 会将其视为选项间的分隔符，如

!-s !-ic:\nasmlib\ 等价于 -s -ic:\nasmlib\

NASM 指令

NASM 指令格式如下

label: instruction operands ;comment

1. NASM 使用 / 来作为续行符。
2. NASM 中 label 前后可以添加空格，冒号也是可选的
3. label 中的字符为字母、数字、-、$、#、@、~、.、和 ?，只有字母、.、下划线和问号可以开头。使用 $ 开头则会将其作为标识符而不是保留字处理。（ $eax 便是合法的标识符）。
4. 对于指令，可以使用指令前缀 LOCK、REP、REPE/REPZ、REPNE/REPNZ。也可以添加段寄存器作为前缀，如

   es mov [bx], ax ; ==> mov [es:bx] ax
   

5. 操作数可以使用寄存器（eax，非 gas 格式）、有效地址、常数或者表达式。
6. 对于 x87 浮点指令集，NASM 支持多种语法

   fadd st1 ; st0 := st0 + st1
   fadd st0, st1   ; 同上
   fadd to   st1   ; st1 := st0 + st1
   

伪指令

NASM 支持了一部分伪指令

1. 初始化数据： DB、DW、DD、DQ、DT

   db 0x55 ; byte 0x55
   db 'hello', 13, 10, '$' ; char constants
   dw 0x1234 ; 0x34, 0x12( in order)
   dd 1.234567e20 ; single float
   dq 1.234567e20 ; double float
   dt 1.234567e20 ; extended-presion float
   

   注意 dq 和 dt 不支持数值常数或者字符串常数为操作数。

   为了方便存放连续的重复数据，NASM 还提供一种 DUP 修饰，如

   db %('AA')
   db 6 dup dword ('a', word 'b', 'c'); 'a','c'以 四字节存放，'b' 以两字节存放
   

2. 存放未初始化数据：RESB、RESW、RESD、RESQ 和 REST

   buffer : resb 64 ; reserve 64 bytes
   word   : resbw 1 ; reserve 1  word
   

3. 包含二进制文件：INCBIN

   将一个二进制文件逐字包含到输出文件中，如

   incbin "file.data" ; import whole file
   incbin "file.data" 1024, 512 ; skip first 1024 bytes and import at most 512 btyes
   

4. 定义常数：EQU

   equ 指令用来定义一个符号，该指令要求源文件该行必须包含一个 label，如

   message db 'hello world'
   msglen  equ $-message
   

   上面两句指令使得 msglen 定义为常量 12，并且不能再被重定义。

5. 重复：TIMES

   TIMES 前缀可以使得某一句指令被汇编多次，如

   zerobuf: times 64 db 0
   

   将连续占用 64 字节。类似与 equ、resb，times 的操作数也是关键表达式（critical expressions）。类似的功能还有预处理指令 %rep

   TIMES 不可被用在宏上，原因是 times 在预处理后才被解析。

有效地址

NASM 中地址使用比较灵活，可以在中括号内使用一些代数表达式，比如

wordvar dw 123 ; reserve a word
mov     ax, [wordwar] ; as --> [wordwar]
mov     ax, [es:wordwav + bx] ;
mov     ax, [ax * 5]  ; suppoesed to be ax * 4 + ax
mov     ax, [ label1 * 2 - label2] ; label1 + (label1 - label2)

许多有效地址实际上等价，NASM 会自动产生最小化形式，如

[eax * 2 + 0]  ; == [eax+eax], NASM 会输出后一种
;可以使用 nosplit 关键词来强制 NASM 不做拆分
[nosplit eax*2]; != [eax+eax]

如果向强制输出定长的地址偏移，可以使用 BTYE、WORD、DWOR。如

mov ax, [dword eax + 3]

[eax] 和 [byte eax] 输出并不同，原因是后者会产生一个一个字节偏移 0。如果在 16 位模式下使用了一个 16 位地址，如果不是用长短关键字，则会丢失高位部分。

在 64 位模式中，NASM 默认产生的是绝对地址，可以使用 REL 关键字来产生 IP 相对地址。

常数

NASM 有四种不同类型常数：数字、字符、字符串和浮点数。

1. 数字。可以使用 H、Q、B 来指定十六进制、八进制和二进制数。或者使用 0x 表示十六进制，或者使用 前缀表示十六进制数（使用 前缀需要紧跟数字），可以使用下划线来分隔过长的数字常量。

mov ax, 0c8h

2. 字符常数。使用单引号（双）最多包含八个字符，允许中间出现双引号。多个字符同时存在时，会按照小端法存取。

   mov eax, 'abcd'； --> 0x64636261
   

C 风格的转义字符也是支持的

3. 字符串常量。字符串常量是出现在伪指令中的字符串，如 dx 指令。此外，NASM 还支持 Unicode 字符串。

4. 浮点数常量

浮点数还有一些其它需要解释的语法。上面使用了 dd 和 dq 来分别存储单精度和双精度的浮点数，然而还可以使用 db（1:4:3） 和 dw（ IEEE 754r half precision）来存储，代价是精度较小，可以使用的格式如下

dw -0.5
dd 1.222_222_222
dq 0x1p+32 ; 1^32
dq 1.e-10  ; 1^(-10)

可以使用一些特殊的运算符来编码特定长度的浮点数，如

mov rax, __?float64?__(3.141592653589793238462)

上面可以生成 64 位长度的浮点数，还有 __?float128h?__ 和 __?float128l?__ 分别生成 128 位浮点数的高 64 位和低 64 位。此外，还有符号 __?Infinity?__ 、__?QNan?__、__?SNan?__ 来分别生成无穷大、QNAN（未定义算数结果）和SNAN（未初始化），这种标记经常用于宏定义。

需要说明，NASM 由于可移植性不支持对浮点数进行运算。

表达式

NASM 支持和 C 类似的表达式记法，汇编时会计算为 64 bit 的整数，然后存储时会被截断为合适的长度，位运算和逻辑运算同样是支持的。

SEG 和 WRT

编写 16 位程序时，能够得到不同符号的段基址和段偏移是很有用的，NASM 提供了 SEG 和 WRT 运算符来获取上述地址。

mov ax, seg symbol
mov es, ax
mov bx, symbol

上述代码会使得 ES:BX 指向符号 symbol。如果想要该符号在另一个段下的偏移，可以使用 WRT（with reference to）

mov ax, symbol2
mov es, ax
mov bx, symbol wrt symbol2

这样段基址不同，但是最终还是指向同一个符号。

STRICT

当开启多遍优化时（O2 或者更高级优化），NASM 会使用最小的大小而不是指定的关键字来对数据进行编码，可以使用 STRICT 来强制生成指定的大小。

push strict dowrd 33; 带有优化选项时，不使用 strict 会编码为 3 个字节，使用 strict 会编码为 6 个字节

关键表达式

NASM 拥有一个可以进行多遍的优化器，可以是第一遍计算各个标签的地址，第二遍开始编址，等等。然而，对于某些指令来说，需要在第一遍时就需要计算出结果，这里使用的表达式我们便称为关键表达式。

times (label-$+1) db 0
label: db 'Where ?'

上面 times 伪指令操作数引用了一个对于该行还暂时不知道的地址 label，因此 NASM 会直接拒绝这样的写法。

本地标记

NASM 使用一种以句点 . 为前缀的本地标签声明的方法，比如

label1 ;
...
.label 
...
   jne .label
   ret

label2 ;
...
.label 
...
   jne .label
   ret

上面的 jne 指令都只会跳转到对应的 label 标签。