你可能没有实现一个正确的atoi函数

末蓝、 2022-03-01 07:42 174阅读 0赞

## 前言 ##

我们都知道，atoi函数用于将一个字符串转换成整数。atoi函数看起来似乎很容易实现，你甚至可以很快写出一个版本，但是是否符合要求呢？

## 简易版本 ##

最简单的考虑，就是遍历字符串，每遇到一个数字就加上原来的值乘以10。例如字符串“1234”转整数是这样的计算流程：

*  遇到字符1，得到结果1；
 *  遇到字符2，得到结果1 \* 10 + 2，即12；
 *  遇到字符3，得到结果12 \* 10 + 3，即123；
 *  遇到字符4，得到结果123 \* 10 + 4，即1234；

代码实现如下：

int my_atoi(const char *str)
    {
        
        if(NULL == str)
            return 0;
        int ret = 0;
        while(0 != *str)
        {
        
            ret = ret * 10 + *str - '0';
            str++;
        }
        return ret;
    }

看起来既简洁又没有什么问题，输入数值时也似乎能得到正确结果。真的是这样吗？如果传入以下字符串参数，会是什么结果呢？

"-1"
    "+1"
    "  "
    "111111111111"
    ""
    "1aab"

是不是发现并不是想象中的那样？那么实现atoi到底需要注意什么呢？

## 实现atoi函数需要注意什么 ##

你可能已经注意到了，实现atoi需要考虑下面这些场景：

*  输入正负号
 *  开头有空格
 *  转换后的数值超出int的表示范围
 *  出错时返回0与正确转换0的区别
 *  输入非数字
 *  空字符串

现在来看，前面的实现还能满足要求吗？

## 再次实现 ##

那么重新考虑上面的要求，我们如何实现呢？我们需要考虑以下几种情况

*  如果开头是负号，则标记为负数；正号或数值，则标记为正数
 *  跳过开头的空格，从第一个有效字符开始
 *  使用更大类型存储计算值，如果负数比INT\_MIN还小或正数比INT\_MAX还大，则表明溢出，返回INT\_MIN或INT\_MAX，或者在下次计算之前与INT\_MIN/10或INT\_MAX/10比较
 *  使用全局变量记录出错情况，区别正常转换为0或最大最小值
 *  遇到非数值时即退出

根据上面这些考虑，我们重新实现代码：

#include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    #include <ctype.h>
    #include <limits.h>
    #define NULL_PTR_ERR 1
    #define ERANGE 2
    int errCode = 0;
    int my_atoi(char* str) {
        
        int negative = 0;
        char c = 0;
        /*计算结果存储*/
        long long ret = 0;
        errCode = 0;
        if(NULL == str)
        {
        
            errCode = NULL_PTR_ERR;
            return 0;
        }
        /*跳过开始的空格*/
        while(' ' == (*str))
            str++;
        /*跳过空格之后，到达了字符串结尾，则退出*/
        if(0 == *str)
            return 0;
        /*负数*/
        if(*str == '-' )
        {
        
            negative = 1;
            str++;
        }
        /*正数*/
        else if(*str == '+')
        {
        
            negative = 0;
            str++;
        }
        /*正数*/
        else if(isdigit(*str))
        {
        
            negative = 0;
        }
        /*如果不是以上内容，则直接退出*/
        else
        {
        
            return 0;
        }
        while(isdigit(*str))
        {
        
            /*计算结果*/
            ret = ret*10 + *str -'0';
    
            /*如果发现结果大于INT_MAX或者小于INT_MIN，则溢出，返回最值*/
            if(ret > (negative?-(long long )INT_MIN:INT_MAX))
            {
        
                /*溢出，返回最大值*/
                errCode = ERANGE;
                return negative?INT_MIN:INT_MAX;
            }
            str++;
        }
        /*根据正负号返回正确的结果*/
        return negative?-ret:ret;
    }
    int main(void)
    {
        
        /*只有一个负号*/
        int result = my_atoi("-");
        printf("-:%d,errCode:%d\n",result,errCode);
    
        /*空指针*/
        result = my_atoi(NULL);
        printf("NULL:%d,errCode:%d\n",result,errCode);
        /*空字符串*/
        result = my_atoi("      ");
        printf("     :%d,errCode:%d\n",result,errCode);
    
        /*负数*/
        result = my_atoi("-1");
        printf("  -1:%d,errCode:%d\n",result,errCode);
    
        /*负数溢出*/
        result = my_atoi("   -11111111111");
        printf("   -11111111111:%d,errCode:%d\n",result,errCode);
    
        /*正数*/
        result = my_atoi("+123");
        printf("+123:%d,errCode:%d\n",result,errCode);
    
         /*正数溢出*/
        result = my_atoi("+123111111111111111");
        printf("+123111111111111111:%d,errCode:%d\n",result,errCode);
        return 0;
    }

运行结果：

-:0,errCode:0
    NULL:0,errCode:1
         :0,errCode:0
      -1:-1,errCode:0
       -11111111111:-2147483648,errCode:2
    +123:123,errCode:0
    +123111111111111111:2147483647,errCode:2

## 总结 ##

上面的代码中errCode的设置需要根据需求而定，例如如果认为空字符串或只有负号转换是非法的，那么前面的代码将不符合要求。但这些都不是重点，重点是我们在考虑实现atoi函数的时候，需要考虑多种异常场景，这在平常实现其他功能接口的时候也是一样的。

## 思考 ##

前面的代码有什么不足？你忽略了哪些场景？

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