一、atoi

atoi 是 C 标准库中的一个函数，全称是 ASCII to Integer，用于将字符串转换为整数。

函数定义

int atoi(const char *str);

• 参数：str 是一个指向以 '\0' 结尾的字符串的指针。
• 返回值：返回字符串转换后的整数。如果字符串中不包含有效的数字，返回 0。

工作原理

atoi 从字符串的开头部分开始，逐字符地读取，忽略前导空格，然后将连续的数字字符转换为对应的整数值。当遇到第一个非数字字符时，转换停止。

• 合法输入：atoi 只处理合法的数字字符，数字前可以带一个可选的正负号 (+ 或 -)。
• 错误处理：如果字符串中没有有效的数字，atoi 返回 0。此外，它没有提供错误检测机制，也无法检测数字溢出（即超过 int 类型的范围）。

示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    const char *str1 = "123";
    const char *str2 = "   -456";
    const char *str3 = "abc123";
    const char *str4 = "789abc";
    
    printf("String: %s, Integer: %d\n", str1, atoi(str1));  // 输出: 123
    printf("String: %s, Integer: %d\n", str2, atoi(str2));  // 输出: -456
    printf("String: %s, Integer: %d\n", str3, atoi(str3));  // 输出: 0 (无效数字)
    printf("String: %s, Integer: %d\n", str4, atoi(str4));  // 输出: 789 (数字到非数字处停止)
    
    return 0;
}

输出：

String: 123, Integer: 123
String:    -456, Integer: -456
String: abc123, Integer: 0
String: 789abc, Integer: 789

注意

• atoi 不处理错误情况，如果输入字符串无效或转换过程中发生溢出，它不会提示错误。因此，推荐使用更安全的函数，例如 strtol 或 sscanf。
• strtol 替代：相比于 atoi，strtol 可以提供更好的错误处理功能，例如处理溢出和检测无效输入。

二、strtol

strtol 是 C/C++ 标准库中的一个函数，用于将字符串转换为长整型数（long int），同时能够处理不同的数制（如二进制、八进制、十进制、十六进制）并检测转换错误。

函数定义

long int strtol(const char *str, char **endptr, int base);

参数

1. str：指向一个以 '\0' 结尾的 C 字符串，这个字符串将被转换为长整型数。
2. endptr：指向一个字符指针的地址。该指针将被设置为指向 str 中第一个未能转换为数值的字符。如果你不关心这个信息，可以传 NULL。
3. base：表示使用的进制。常见值：
   • 10：十进制
   • 8：八进制
   • 16：十六进制
   • 0：自动检测进制（如 0x 开头表示十六进制，0 开头表示八进制，其余默认为十进制）

返回值

• 成功时：返回转换后的 long int 数值。
• 失败时：如果字符串中没有有效的数字部分，返回 0；如果数值超出 long 的范围，返回 LONG_MAX 或 LONG_MIN，并设置 errno 为 ERANGE。

工作原理

strtol 先跳过字符串开头的空白符（如空格、换行符等），然后尝试将字符串中的字符转换为 long 型数值，直到遇到一个非数字字符为止。

示例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>
#include <limits.h>

int main() {
    const char *str = "123abc";
    char *endptr;
    long value;

    errno = 0;  // 清除 errno 以捕捉任何潜在错误
    value = strtol(str, &endptr, 10);  // 将字符串转换为 long 类型的十进制数

    // 检查转换后的结果
    if (errno == ERANGE) {
        // 处理范围错误，超出 LONG_MAX 或 LONG_MIN
        printf("Error: number out of range.\n");
    } else if (endptr == str) {
        // 没有任何字符被转换
        printf("No digits were found.\n");
    } else {
        // 成功转换了部分字符串
        printf("Converted value: %ld\n", value);
        printf("Non-converted part: %s\n", endptr);
    }

    return 0;
}

输出：

Converted value: 123
Non-converted part: abc

详细解释

• endptr：指向未转换部分的第一个字符。在本例中，转换的是 "123"，转换停止时 endptr 指向 "abc"。
• 错误处理：
  • 如果转换后的数值超出了 long 的范围，strtol 将返回 LONG_MAX 或 LONG_MIN，并将 errno 设置为 ERANGE。
  • 如果字符串中没有可以转换的数字字符，strtol 返回 0，并将 endptr 设置为 str。

使用 base 参数

strtol 可以转换不同进制的字符串。base 参数控制如何解释字符串中的数字：

• 十六进制：base = 16

long value = strtol("0xFF", NULL, 16);  // 转换为 255

• 八进制：base = 8

long value = strtol("077", NULL, 8);    // 转换为 63

• 二进制：base = 2

long value = strtol("101", NULL, 2);    // 转换为 5

• 自动检测进制：base = 0

  • 自动检测字符串的进制：如果字符串以 "0x" 开头，表示十六进制；以 "0" 开头，表示八进制；否则为十进制。

long value1 = strtol("0xFF", NULL, 0);  // 自动识别为 16 进制，转换为 255
long value2 = strtol("077", NULL, 0);   // 自动识别为 8 进制，转换为 63
long value3 = strtol("123", NULL, 0);   // 自动识别为 10 进制，转换为 123

错误处理

• 检查转换结果：使用 errno 来检查溢出错误，例如，当转换值超出 long 类型的范围时，errno 会被设置为 ERANGE。
• 检查没有转换的情况：如果没有任何字符被转换，endptr 会指向原始字符串的开头，这时应当处理这种情况。

适用场景

• 配置文件解析：将字符串转换为数字参数，例如程序启动时读取配置文件。
• 用户输入处理：处理用户输入的数值并转换为整数。
• 解析不同进制的数字：可以灵活处理二进制、八进制、十进制、十六进制的数字输入。

相比于 atoi，strtol 更加灵活和安全，特别是在处理错误和支持不同进制方面。