std::stoi 实际上可以安全使用吗？

Question

我与某人就std::stoi 的失败进行了愉快的交谈。说白了就是在内部使用std::strtol，如果报错就抛出。不过根据他们的说法，std::strtol 不应该为"abcxyz" 的输入报告错误，导致stoi 不会抛出std::invalid_argument。

首先，这里有两个程序在 GCC 上测试了这些情况的行为：
strtol
stoi

他们都在"123" 上显示成功，在"abc" 上显示失败。

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我查看了标准以获取更多信息：

§ 21.5

Throws: invalid_argument if strtol, strtoul, strtoll, or strtoull reports that  
no conversion could be performed. Throws out_of_range if the converted value is  
outside the range of representable values for the return type.

这总结了依赖strtol 的行为。现在strtol 呢？我在 C11 草案中找到了这个：

§7.22.1.4

If the subject sequence is empty or does not have the expected form, no  
conversion is performed; the value of nptr is stored in the object  
pointed to by endptr, provided that endptr is not a null pointer.

鉴于传入"abc"的情况，C标准规定指向字符串开头的nptr将存储在传入的指针endptr中。这似乎与测试一致.此外，应返回 0，如下所述：

§7.22.1.4

If no conversion could be performed, zero is returned.

前面的引用说不​​会执行任何转换，所以它必须返回 0。这些条件现在符合 C++11 标准 stoi throwing std::invalid_argument。

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这个结果对我来说很重要，因为我不想到处推荐 stoi 作为其他字符串到 int 转换方法的更好替代方法，或者自己使用它，就好像它按照您期望的方式工作一样，如果它没有将文本捕获为无效转换。

那么在这一切之后，我是不是哪里出错了？在我看来，我有很好的证据证明这个异常被抛出。我的证明是否有效，或者std::stoi 在给出"abc" 时不能保证抛出该异常？

Answer 1

std::stoi 是否在输入 "abcxyz" 上抛出错误？

是的。

我认为您的困惑可能来自strtol 除了溢出之外从不报告错误这一事实。它可以报告未执行任何转换，但这在 C 标准中从未被称为错误条件。

strtol 在所有三个 C 标准中的定义都是类似的，我不再赘述无聊的细节，但它基本上定义了一个“主题序列”，它是对应于实际数字的输入字符串的子字符串。以下四个条件是等价的：

• 主题序列具有预期的形式（简单的英语：它是一个数字）
• 主题序列非空
• 发生了转化
• *endptr != nptr（仅当 endptr 不为空时才有意义）

当发生溢出时，仍称转换已发生。

现在很清楚，因为"abcxyz"不包含数字，所以字符串"abcxyz"的主题序列必须为空，这样就不能进行转换了。以下 C90/C99/C11 程序将通过实验确认：

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

int main() {
    char *nptr = "abcxyz", *endptr[1];
    strtol(nptr, endptr, 0);
    if (*endptr == nptr)
        printf("No conversion could be performed.\n");
    return 0;
}

这意味着std::stoi 的任何一致实现必须在输入"abcxyz" 时抛出invalid_argument 而没有可选的基本参数。

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这是否意味着std::stoi 有令人满意的错误检查？

没有。当她说std::stoi 比在std::strtol 之后执行完整检查errno == 0 && end != start && *end=='\0' 更宽松时，您正在与之交谈的人是正确的，因为std::stoi 默默地删除了从第一个非数字字符开始的所有字符字符串。

事实上，在我的脑海中，唯一一种本机转换行为有点像std::stoi 的语言是 Javascript，即使这样你也必须使用 parseInt(n, 10) 强制以 10 为基数，以避免十六进制数字的特殊情况：

input      |  std::atoi       std::stoi      Javascript      full check 
===========+=============================================================
hello      |  0               error          error(NaN)      error      
0xygen     |  0               0              error(NaN)      error      
0x42       |  0               0              66              error      
42x0       |  42              42             42              error      
42         |  42              42             42              42         
-----------+-------------------------------------------------------------
languages  |  Perl, Ruby,     Javascript     Javascript      C#, Java,  
           |  PHP, C...       (base 10)                      Python...  

注意：不同语言在处理空格和多余的 + 符号方面也存在差异。

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好的，所以我想要完整的错误检查，我应该使用什么？

我不知道有任何内置函数可以做到这一点，但boost::lexical_cast<int> 会做你想做的事。它特别严格，因为它甚至拒绝周围的空格，这与 Python 的 int() 函数不同。请注意，无效字符和溢出会导致相同的异常，boost::bad_lexical_cast。

#include <boost/lexical_cast.hpp>

int main() {
    std::string s = "42";
    try {
        int n = boost::lexical_cast<int>(s);
        std::cout << "n = " << n << std::endl;
    } catch (boost::bad_lexical_cast) {
        std::cout << "conversion failed" << std::endl;
    }
}