; manual_pe.asm
; Manually constructed PE32 GUI executable
; Target: Windows 10 x86 / x64 (WoW64)
; Assembler: FASM
;
; Expected result:
;   A MessageBox appears.
;   Clicking OK exits with code 0.
;
; No external linker required.


format binary as "exe"
use32
; include 'win32a.inc'

IMAGE_BASE      = 00400000h
SECTION_ALIGN   = 00001000h
FILE_ALIGN      = 00000200h
HEADERS_SIZE    = 00000200h

TEXT_RVA        = 00001000h
RDATA_RVA       = 00002000h
IDATA_RVA       = 00003000h

TEXT_RAW        = 00000200h
RDATA_RAW       = 00000400h
IDATA_RAW       = 00000600h

; ============================================================
; DOS HEADER (64 bytes)
; ============================================================

dos_header:
        dw 'MZ'
        rb 58
        dd 080h

        rb 080h - ($ - $$)

; ============================================================
; PE SIGNATURE + COFF HEADER
; ============================================================

pe_header:
        db 'PE', 0, 0

        dw 014Ch                   ; IMAGE_FILE_MACHINE_I386
        dw 3                       ; NumberOfSections
        dd 0                       ; TimeDateStamp
        dd 0                       ; PointerToSymbolTable
        dd 0                       ; NumberOfSymbols
        dw 224                     ; SizeOfOptionalHeader
        dw 0102h                   ; Executable + 32-bit

; ============================================================
; OPTIONAL HEADER: PE32 (224 bytes)
; ============================================================

optional_header:
        dw 010Bh                   ; PE32
        db 0, 0                    ; Linker version

        dd FILE_ALIGN              ; SizeOfCode
        dd FILE_ALIGN * 2          ; Initialized data
        dd 0                       ; Uninitialized data

        dd TEXT_RVA                ; Entry point
        dd TEXT_RVA                ; BaseOfCode
        dd RDATA_RVA               ; BaseOfData

        dd IMAGE_BASE
        dd SECTION_ALIGN
        dd FILE_ALIGN

        dw 6, 0                    ; OS version
        dw 0, 0                    ; Image version
        dw 6, 0                    ; Subsystem version
        dd 0                       ; Win32VersionValue

        dd 04000h                  ; SizeOfImage
        dd HEADERS_SIZE            ; SizeOfHeaders
        dd 0                       ; CheckSum

        dw 2                       ; Windows GUI subsystem
        dw 0                       ; DllCharacteristics

        dd 100000h                 ; Stack reserve
        dd 01000h                  ; Stack commit
        dd 100000h                 ; Heap reserve
        dd 01000h                  ; Heap commit

        dd 0                       ; LoaderFlags
        dd 16                      ; NumberOfRvaAndSizes

; ============================================================
; DATA DIRECTORIES
; 16 entries, each 8 bytes
; ============================================================

directory_entries:

        ; 0 Export
        dd 0, 0

        ; 1 Import -- IMPORTANT
        dd IDATA_RVA + (import_descriptors - idata_start)
        dd import_end - import_descriptors

        ; 2 Resource
        dd 0, 0

        ; 3 Exception
        dd 0, 0

        ; 4 Security
        dd 0, 0

        ; 5 Base Relocation
        dd 0, 0

        ; 6 Debug
        dd 0, 0

        ; 7 Architecture
        dd 0, 0

        ; 8 Global Pointer
        dd 0, 0

        ; 9 TLS
        dd 0, 0

        ; 10 Load Config
        dd 0, 0

        ; 11 Bound Import
        dd 0, 0

        ; 12 IAT
        dd IDATA_RVA + (iat_exitprocess - idata_start)
        dd (iat_messagebox + 8) - iat_exitprocess

        ; 13 Delay Import
        dd 0, 0

        ; 14 CLR
        dd 0, 0

        ; 15 Reserved
        dd 0, 0

; ============================================================
; SECTION TABLE
; ============================================================

section_table:

        ; .text
        db '.text', 0, 0, 0
        dd text_end - text_start
        dd TEXT_RVA
        dd FILE_ALIGN
        dd TEXT_RAW
        dd 0, 0
        dw 0, 0
        dd 060000020h

        ; .rdata
        db '.rdata', 0, 0
        dd rdata_end - rdata_start
        dd RDATA_RVA
        dd FILE_ALIGN
        dd RDATA_RAW
        dd 0, 0
        dw 0, 0
        dd 040000040h

        ; .idata
        db '.idata', 0, 0
        dd idata_end - idata_start
        dd IDATA_RVA
        dd FILE_ALIGN
        dd IDATA_RAW
        dd 0, 0
        dw 0, 0
        dd 0C0000040h

; Pad headers to exactly 0x200 bytes.
rb HEADERS_SIZE - ($ - $$)

; ============================================================
; .text -- file offset 0x200, RVA 0x1000
; ============================================================

text_start:

start:
        ; MessageBoxA(HWND, lpText, lpCaption, uType)

        push 0
        push IMAGE_BASE + RDATA_RVA + (title - rdata_start)
        push IMAGE_BASE + RDATA_RVA + (message - rdata_start)
        push 0

        call dword [IMAGE_BASE + IDATA_RVA + (iat_messagebox - idata_start)]

        ; ExitProcess(0)

        push 0
        call dword [IMAGE_BASE + IDATA_RVA + (iat_exitprocess - idata_start)]

        ; Should never be reached.
        int 3

text_end:

rb TEXT_RAW + FILE_ALIGN - ($ - $$)

; ============================================================
; .rdata -- file offset 0x400, RVA 0x2000
; ============================================================

rdata_start:

title:
        db 'Manual PE32 Test', 0

message:
        db 'Hello from FASM!', 13, 10
        db 'Windows loaded this manually built PE32.', 0

rdata_end:

rb RDATA_RAW + FILE_ALIGN - ($ - $$)

; ============================================================
; .idata -- file offset 0x600, RVA 0x3000
; ============================================================

idata_start:

; Import descriptors:
; OriginalFirstThunk, TimeDateStamp,
; ForwarderChain, Name, FirstThunk

import_descriptors:

        ; KERNEL32.DLL
        dd IDATA_RVA + (ilt_kernel - idata_start)
        dd 0
        dd 0
        dd IDATA_RVA + (kernel_name - idata_start)
        dd IDATA_RVA + (iat_exitprocess - idata_start)

        ; USER32.DLL
        dd IDATA_RVA + (ilt_user - idata_start)
        dd 0
        dd 0
        dd IDATA_RVA + (user_name - idata_start)
        dd IDATA_RVA + (iat_messagebox - idata_start)

        ; Null descriptor terminates the table.
        dd 0, 0, 0, 0, 0

import_end:

; DLL names

kernel_name:
        db 'KERNEL32.DLL', 0

user_name:
        db 'USER32.DLL', 0

align 4

; Import Lookup Table: KERNEL32

ilt_kernel:
        dd IDATA_RVA + (hint_exitprocess - idata_start)
        dd 0

; Import Lookup Table: USER32

ilt_user:
        dd IDATA_RVA + (hint_messagebox - idata_start)
        dd 0

; Import Address Table: KERNEL32

iat_exitprocess:
        dd IDATA_RVA + (hint_exitprocess - idata_start)
        dd 0

; Import Address Table: USER32

iat_messagebox:
        dd IDATA_RVA + (hint_messagebox - idata_start)
        dd 0

align 2

hint_messagebox:
        dw 0
        db 'MessageBoxA', 0

hint_exitprocess:
        dw 0
        db 'ExitProcess', 0

idata_end:

rb IDATA_RAW + FILE_ALIGN - ($ - $$)

; End of file