对itoa函数的分析

喜欢ヅ旅行 2022-08-01 00:22 126阅读 0赞

在文章[GCC下itoa函数的演变：itoa with GCC][GCC_itoa_itoa with GCC]中提到了几种itoa函数的写法，其中我觉得下面这个是最容易理解的方法：

/**
     * Ansi C "itoa" based on Kernighan & Ritchie's "Ansi C":
     */
    void strreverse(char* begin, char* end) {
    	char aux;
    	while(end>begin)
    		aux=*end, *end--=*begin, *begin++=aux;
    }
    	
    void itoa(int value, char* str, int base) {
    	static char num[] = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    	char* wstr=str;
    	int sign;
    
           // Validate base
    	if (base<2 || base>35){ *wstr='\0'; return; }
     
            // Take care of sign
    	if ((sign=value) < 0) value = -value;
    	
    	// Conversion. Number is reversed.
    	do {
                  //cout << "\t" << value % base << " ";
                  *wstr++ = num[value%base];
                  value = value / base;
            } while(value);
    	if(sign<0) *wstr++='-';
    	*wstr='\0';
    	
    	// Reverse string
    	strreverse(str,wstr-1);
    }

该方法在一般情况下可以比较好的工作，但是当要将某个负整数转换为二进制时，其输出形式不太对，计算机中负数时二进制补码表示的。如下分别是windows的itoa函数和上述的itoa函数的验证函数：

int main() {
    	int a;
    	while (true) {
    		cin >> a;
    		char test[36];
    		cout << itoa(a, test, 2) << endl; //windows的itoa函数
    		cout << myitoa(a, test, 2) << endl; //上述itoa函数
    	}
    }

如下是几组测试数据结果图：

![SouthEast][]

如上图所示：

第一个测试的是正数，两个函数的转换后的二进制形式一样；

第二个和第六个测试数据是负数，两个函数转换结果不一样：windows下函数的结果为负数的二进制补码形式，而我们写的函数是在负数的绝对值的二进制表示前加了一个“-”号；

第三个测试的是正的最大数，两个函数输出的一样：31位1。

第四组测试数据是负的最大数，此时我们写的函数并没有输出正确的值，这也正是我们所写函数的一个缺陷。可以通过改写为这个函数[http://blog.csdn.net/u013074465/article/details/46499959\#t12][http_blog.csdn.net_u013074465_article_details_46499959_t12]来避免这个“最小负整数”bug的问题。

这里之所以出问题是因为最小的负整数-2147483648在我们所写的函数中通过value = -value将其转换为了2147483648，此数在有符号的数中是一个溢出了的数（32位机器的有符号整数的范围是-2147483648到2147483647）；而windows和gcc的处理方式都是将一个溢出的负数表示为-2147483648（0x80000000）。所以，-2147483648经过语句“value = -value”后仍为-2147483648，那么在上述代码的do while循环中最后一次value % base的结果是-1：如果执行do while循环内的那个注释语句，输出结果依次为“0 0 0 0 0 0 0 00 ..... 0 0 -1”，这样的话，当执行语句：

*wstr++ = num[value%base];

最后一次是取得num\[-1\]，该值是不确定的，所以上图中输出了一个问号"?"。

[GCC_itoa_itoa with GCC]: http://blog.csdn.net/u013074465/article/details/46499959
[SouthEast]: /images/20220801/4d5a510797bf4bcaa47ca50eabb7039d.png
[http_blog.csdn.net_u013074465_article_details_46499959_t12]: http://blog.csdn.net/u013074465/article/details/46499959#t12