ARM架构下在qemu模拟器中汇编实现：统计输入字符串长度并且判断是否回文

参考文章：

在Ubuntu中安装Qemu模拟ARM架构

objdump(Linux)反汇编命令使用指南

如何在x64的Ubuntu系统下安装64bit的交叉编译工具aarch64-linux-gnu-gcc

1. 开发环境

1.1 运行操作系统为 ubuntu 16.04

1.2 qemu模拟器安装部署

不建议使用源码安装，虽然版本较新，但依赖库很多，会出现各种问题。可通过软件包管理器apt-get install qemu。但是此种安装后，在/usr/bin/目录下只有qemu-system-i386之类的命令工具，并无arm相关的工具，此时需要安装qemu-system-arm，执行命令apt-get install qemu-system。也就是默认安装Qemu是不支持ARM架构的。同时也需要安装qemu-arm，此工具可以直接运行ARM架构的二进制文件，而不必模拟整个SOC。执行命令apt-get install qemu-user。至此，Qemu基本工具都已安装完成，如下图，我们主要是以模拟ARM架构的设备为主。

2. 程序源代码

2.1 实现功能的pa1.c语言代码

/** pa1.c源文件*/
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define N 100
int main()
{   char s[N];char flag = 'F';int i=0,j=0,k=0;char *str;printf("Input a String: \n");//输入一个字符串赋值给sscanf("%s",s);str = s;while(*str != '\0'){str++;k++;}printf("String length: %d\n",k);j = k -1;//j的初始值为s字符串最后一个位置// j=strlen(s)-1;// printf("String length: %d\n",j+1);//进行while判断i、j的位置和i、j位置的值的关系while(i<=j&&s[i]==s[j]){//每比较一次就i右移、j左移一位i++;j--;}//判断最终i和j的的位置//根据i、j的位置最终是会互相超越的，所以如果i<=j说明存在对应位置不等的情况就是不是回文串if (i<=j){flag = 'F';printf("String is a palindrome (T/F): %c\n", flag);// printf("不是回文字符串\n");}else{ flag = 'T';printf("String is a palindrome (T/F): %c\n", flag);// printf("是回文字符串\n");}return 0;
}

2.2 实现功能的pa1.s 汇编代码

.section .datainput_prompt    :   .asciz  "Input a string: "
input_spec      :   .asciz  "%[^\n]"
length_spec     :   .asciz  "String length: %d\n"
palindrome_spec :   .asciz  "String is a palindrome (T/F): %c\n".section .text.global main.arch armv8-a.file  "pa1.c".section   .rodata.align   3
.LC0:.string    "Input a String: ".align  3
.LC1:.string    "%s".align    3
.LC2:.string    "String length: %d\n".align   3
.LC3:.string    "String is a palindrome (T/F): %c\n".text.align   2.global    main.type   main, %function
main:stp    x29, x30, [sp, -160]!add    x29, sp, 0adrp  x0, __stack_chk_guardadd    x0, x0, :lo12:__stack_chk_guardldr  x1, [x0]str x1, [x29, 152]mov   x1,0mov w0, 70strb  w0, [x29, 27]str    wzr, [x29, 28]str   wzr, [x29, 32]str   wzr, [x29, 36]adrp  x0, .LC0add x0, x0, :lo12:.LC0bl    putsadd x1, x29, 48adrp x0, .LC1add x0, x0, :lo12:.LC1bl    __isoc99_scanfadd   x0, x29, 48str  x0, [x29, 40]b  .L2
.L3:ldr x0, [x29, 40]add    x0, x0, 1str    x0, [x29, 40]ldr    w0, [x29, 36]add    w0, w0, 1str    w0, [x29, 36]
.L2:ldr x0, [x29, 40]ldrb   w0, [x0]cmp w0, 0bne    .L3adrp x0, .LC2add x0, x0, :lo12:.LC2ldr   w1, [x29, 36]bl printfldr   w0, [x29, 36]sub    w0, w0, #1str   w0, [x29, 32]b  .L4
.L6:ldr w0, [x29, 28]add    w0, w0, 1str    w0, [x29, 28]ldr    w0, [x29, 32]sub    w0, w0, #1str   w0, [x29, 32]
.L4:ldr w1, [x29, 28]ldr    w0, [x29, 32]cmp    w1, w0bgt   .L5ldrsw    x0, [x29, 28]sub    x1, x29, #3936add   x0, x1, x0ldrb  w1, [x0, 3984]ldrsw x0, [x29, 32]sub    x2, x29, #3936add   x0, x2, x0ldrb  w0, [x0, 3984]cmp   w1, w0beq   .L6
.L5:ldr w1, [x29, 28]ldr    w0, [x29, 32]cmp    w1, w0bgt   .L7mov  w0, 70strb  w0, [x29, 27]ldrb   w1, [x29, 27]adrp   x0, .LC3add x0, x0, :lo12:.LC3bl    printfb .L8
.L7:mov w0, 84strb  w0, [x29, 27]ldrb   w1, [x29, 27]adrp   x0, .LC3add x0, x0, :lo12:.LC3bl    printf
.L8:mov w0, 0adrp   x1, __stack_chk_guardadd    x1, x1, :lo12:__stack_chk_guardldr  x2, [x29, 152]ldr   x1, [x1]eor x1, x2, x1cmp   x1, 0beq    .L10bl  __stack_chk_fail
.L10:ldp    x29, x30, [sp], 160retexit:mov x0, 0mov x8, 93svc 0ret

3 gcc命令编译源文件

3.1 显示pa1.c的汇编代码

aarch64-linux-gnu-gcc -static -S -o pa1.s pa1.c

编译生成的 pa1.s 汇编代码如下：

 .arch armv8-a.file  "pa1.c".section   .rodata.align   3
.LC0:.string    "Input a String: ".align  3
.LC1:.string    "%s".align    3
.LC2:.string    "String length: %d\n".align   3
.LC3:.string    "String is a palindrome (T/F): %c\n".text.align   2.global    main.type   main, %function
main:stp    x29, x30, [sp, -160]!add    x29, sp, 0adrp  x0, __stack_chk_guardadd    x0, x0, :lo12:__stack_chk_guardldr  x1, [x0]str x1, [x29, 152]mov   x1,0mov w0, 70strb  w0, [x29, 27]str    wzr, [x29, 28]str   wzr, [x29, 32]str   wzr, [x29, 36]adrp  x0, .LC0add x0, x0, :lo12:.LC0bl    putsadd x1, x29, 48adrp x0, .LC1add x0, x0, :lo12:.LC1bl    __isoc99_scanfadd   x0, x29, 48str  x0, [x29, 40]b  .L2
.L3:ldr x0, [x29, 40]add    x0, x0, 1str    x0, [x29, 40]ldr    w0, [x29, 36]add    w0, w0, 1str    w0, [x29, 36]
.L2:ldr x0, [x29, 40]ldrb   w0, [x0]cmp w0, 0bne    .L3adrp x0, .LC2add x0, x0, :lo12:.LC2ldr   w1, [x29, 36]bl printfldr   w0, [x29, 36]sub    w0, w0, #1str   w0, [x29, 32]b  .L4
.L6:ldr w0, [x29, 28]add    w0, w0, 1str    w0, [x29, 28]ldr    w0, [x29, 32]sub    w0, w0, #1str   w0, [x29, 32]
.L4:ldr w1, [x29, 28]ldr    w0, [x29, 32]cmp    w1, w0bgt   .L5ldrsw    x0, [x29, 28]sub    x1, x29, #3936add   x0, x1, x0ldrb  w1, [x0, 3984]ldrsw x0, [x29, 32]sub    x2, x29, #3936add   x0, x2, x0ldrb  w0, [x0, 3984]cmp   w1, w0beq   .L6
.L5:ldr w1, [x29, 28]ldr    w0, [x29, 32]cmp    w1, w0bgt   .L7mov  w0, 70strb  w0, [x29, 27]ldrb   w1, [x29, 27]adrp   x0, .LC3add x0, x0, :lo12:.LC3bl    printfb .L8
.L7:mov w0, 84strb  w0, [x29, 27]ldrb   w1, [x29, 27]adrp   x0, .LC3add x0, x0, :lo12:.LC3bl    printf
.L8:mov w0, 0adrp   x1, __stack_chk_guardadd    x1, x1, :lo12:__stack_chk_guardldr  x2, [x29, 152]ldr   x1, [x1]eor x1, x2, x1cmp   x1, 0beq    .L10bl  __stack_chk_fail
.L10:ldp    x29, x30, [sp], 160ret.size main, .-main.ident  "GCC: (Ubuntu/Linaro 5.4.0-6ubuntu1~16.04.9) 5.4.0 20160609".section  .note.GNU-stack,"",@progbits

命令生成可执行文件 pa1

aarch64-linux-gnu-gcc -static -g -o pa1 pa1.s

可以看出是64-bit ARM aarch64 可执行文件，运行测试验证效果如下：

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