实现我自己的 Atoi() 时有一些错误

Question

我无法理解。当我的函数从 main 中的 char 返回时，随机数。原始 atoi() 返回 -1。我目前使用的是 C11 版本。我从某人那里听说，这是因为 int 溢出，我需要从我的函数中返回 int，但我目前返回的时间很长。如果不是 2147483647，我如何检测 intOverflow

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

bool mx_isdigit(int c) {
    return c >= 48 && c <= 57;
}


bool mx_isspace(char c) {
    return (c >= 9 && c <= 13) || c == 32;
}


int mx_atoi(const char *str) {
    long num = 0;
    int sign = 1;

    for (; mx_isspace(*str); str++);

    if (*str == '-' || *str == '+') {
        sign = *str == '-' ? -sign : sign;
        str++;
    }

    for (; *str; str++) {
        if (!mx_isdigit(*str)) {
            break;
        }
        num = (num * 10) + (*str - '0');
    }
    return sign == -1 ? -num : 0 + num;
}

int main(void) {

    char str[100] = "12327123061232712306";
    printf("R: %d\n", atoi(str));
    printf("M: %d", mx_atoi(str));
}

Answer 1

在您的函数int mx_atoi(const char *str) {... 中，您正在计算long 类型的结果，但该函数返回int；因此，如果存储在num 类型的long 中的结果不适合int，则会丢失一些东西（实际上，由于转换了有符号整数值，因此行为是“实现定义的”，即依赖于编译器）。结果可能会按位截断，产生一个“看起来”与您输入的十进制数完全不同的数字。参见，例如，this 在线 C11 草案。粗体段落适用：

6.3.1.3 有符号和无符号整数

1 当一个整数类型的值被转换为另一个整数类型时 除 _Bool 以外，如果该值可以用新类型表示，则 没有改变。

2 否则，如果新类型是无符号的，则将值转换为 反复加或减一大于最大值 可以用新类型表示，直到值在 新类型.60)

3 否则，新类型有符号，值不能 代表其中；结果是实现定义的或 引发了实现定义的信号。

将int mx_atoi(const char *str) 设为long mx_atoi(const char *str)，使用long-变量来存储结果，然后不要忘记在printf 中使用格式说明符%ld 而不是%d。

否则，如果您需要坚持使用 int 并且想要安全地对溢出做出反应，您可以执行类似的操作

if (num > INT_MAX) {
  return -1;
}

在你的循环中。 INT_MAX 在 limits.h 中定义

Answer 2

c >= 48 && c

不要在代码中使用幻数。而不是48 使用'0'，它更具可读性并提供您的意图。

我如何检测 intOverflow

当结果大于类型可以表示的最大值时，就会发生溢出。所以有了数字a 和b 我们可以这样写：

a + b > MAX

但是这样的条件无法检查，因为a + b...会溢出。但是如果我们翻转表达式：

b > MAX - a

可以通过简单的if 轻松检查。 MAX 是一个类型的最大值，对于 int，即 INT_MAX 来自 limits.h。

int mx_atoi(const char *str) {    
    for (; mx_isspace(*str); str++);

    bool negative = false;
    if (*str == '-' || *str == '+') {
        negative = *str == '-';
        str++;
    }

    int num = 0;
    for (; mx_isdigit(*str); str++) {
        if (INT_MAX / 10 < num) {
            goto ERR_OVERFLOW;
        }
        num *= 10;
        const unsigned char c = *str - '0';
        if (INT_MAX - c < num) {
            goto ERR_OVERFLOW;
        }
        num += c;

    }
    return negative ? -num : num;
    ERR_OVERFLOW:
    return negative ? INT_MIN : INT_MAX;
}

Answer 3

int 溢出潜力

num = (num * 10) + (*str - '0'); 遇到int 溢出，这是未定义的行为 (UB)，当：

1) 输入字符串应该代表INT_MIN 和int/long 具有相同的范围或
2) 输入字符串对int 范围之外的值进行编码。

避免这种情况的各种方法。

不检测无数字的字符串

在这种情况下返回 0 是合理的，但代码可能需要设置一些错误条件。

不抱怨尾随非数字

简单地忽略尾随字符是合理的，但代码可能需要设置一些错误条件。

---

避免int 溢出（并且不 依赖long 比int 更宽）的一种方法是在(num * 10) + (*str - '0') 之前进行测试，因为ints 的负数比积极的，积累消极的一面。

bool digit_found = false;
int val = 0;
for (; mx_isdigit(*str); str++) {
    digit_found = true;
    int digit = *str - '\0';
    if (val <= INT_MIN/10 && (val < INT_MIN/10 || digit > -(INT_MIN%10))) { // C99
      return sign == 1 ? INT_MAX : INT_MIN;
    }
    val = val * 10 - digit;  // note subtraction here
}

if (!digit_found) {
    return 0; // Or handle in some other fashion
}

if (sign == 1) {
  // If val is too negative to negate ...
  if (val < -INT_MAX) {
    return INT_MAX;  // overflow
  }
  return -val;
}
return val;

Answer 4

我猜这是最简单的方法。 atoi() 原来使用LLONG_MAX 检查而不是LONG_MAX 或INT_MAX。所以，试验我发现的那些限制。如果(num * 10) + (*str - '0') 超过long long 类型的限制，它会将数字转换为LLONG_MIN 的负值。所以，我创建了 if 语句，检查下一个计算是否会小于上一个。如果为真，则返回 0 或 -1。

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

bool mx_isdigit(int c);
bool mx_isspace(char c);

int mx_atoi(const char* str) {
    long long num = 0;
    int sign = 1;

    for (; mx_isspace(*str); str++);

    if (*str == '-' || *str == '+') {
        sign = *str == '-' ? -sign : sign;
        str++;
    }

    for (; *str; str++) {
        if (!mx_isdigit(*str)) {
            break;
        }

      if ((num * 10) + (*str - '0') < num) {
          return sign == -1 ? 0 : -1;
      }

        num = (num * 10) + (*str - '0');
    }

    return sign == -1 ? -num : num;
}

int main(void) {

    char str[100] = "-9223372036854775809";
    printf("R: %d\n", atoi(str));
    printf("M: %d\n", mx_atoi(str));
}