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C++怎么实现字符串转整数_C++atoi手写与异常处理【转换】

穿越時空

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发布时间:2026-02-27 13:18:13

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来源于php中文网

原创

不能直接用atoi处理用户输入,因为它静默截断非法字符、无法区分成功与失败、不报告溢出、不校验格式合法性且无错误反馈机制,而安全转换需明确失败位置与原因。

c++怎么实现字符串转整数_c++atoi手写与异常处理【转换】

为什么不能直接用 atoi 处理用户输入

因为 atoi 遇到非法字符(比如 "123abc"" -42x")会静默截断,返回部分转换结果,且无法区分成功与失败——atoi("abc")atoi("0") 都返回 0,但语义完全不同。

真实场景中,你要的不是“尽量转”,而是“明确知道转没转成”。比如命令行参数校验、配置文件解析、网络协议字段解析,都要求失败可感知、错误可定位。

  • atoi 不报告溢出:输入 "99999999999999999999" 可能返回任意未定义值
  • 不跳过前导空格以外的无效字符:atoi(" +123xyz") 返回 123,但你可能期望报错
  • 无错误码或异常机制,调用方只能靠输入字符串反推,不可靠

手写 stoi 级别安全转换的要点

标准库 std::stoi 已解决上述问题,但理解它怎么做的,才能在嵌入式、旧编译器或自定义规则(如禁止符号、限定进制)时自己写对。

核心逻辑分三步:跳过空格 → 解析符号和数字 → 溢出检查。关键不是“能不能转”,而是“在哪一步失败”。

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  • 必须用 long long 中间存储,避免在 int 上直接累加导致未定义行为
  • 溢出判断不能等乘完再比:比如 res * 10 + digit > INT_MAX 这种写法本身就会溢出;应提前判 res > (INT_MAX - digit) / 10
  • 允许的起始字符只有空格、'+''-'、数字;其余一律视为错误(比如 " 0x1A" 不算合法十进制)
  • 结束位置要返回:std::stoiidx 参数就是干这个的,方便后续解析

简例(只处理十进制有符号):

int safe_atoi(const char* s, size_t* endpos = nullptr) {
    if (!s) return 0;
    const char* p = s;
    while (*p == ' ') ++p;
    int sign = 1;
    if (*p == '+' || *p == '-') {
        sign = (*p == '-') ? -1 : 1;
        ++p;
    }
    long long res = 0;
    while (*p >= '0' && *p <= '9') {
        int digit = *p - '0';
        if (sign == 1 && (res > INT_MAX / 10 || (res == INT_MAX / 10 && digit > INT_MAX % 10))) {
            throw std::out_of_range("integer overflow");
        }
        if (sign == -1 && (-res < INT_MIN / 10 || (-res == INT_MIN / 10 && digit > -(INT_MIN % 10)))) {
            throw std::out_of_range("integer underflow");
        }
        res = res * 10 + digit;
        ++p;
    }
    if (endpos) *endpos = p - s;
    return static_cast<int>(res * sign);
}

std::stoi 的坑:抛什么异常、什么时候抛

std::stoi 看似简单,但异常类型和触发时机容易误判。它不抛 std::invalid_argument 给所有格式错,也不总抛 std::out_of_range 给所有溢出。

  • 空字符串或纯空格 → std::invalid_argument
  • 开头有空格但后面无有效数字(如 " "" xyz")→ std::invalid_argument
  • 数字合法但超出 int 范围 → std::out_of_range
  • 输入是 "123"idx 指向末尾后一位,说明全吃了;若 *idx'x',说明停在非法字符处——这时不抛异常,但你得自己检查 idx 是否推进了
  • 注意:C++11 起才保证异常安全;老代码若用 strtol 手动封装,需清 errno 再调用,否则残留错误码会误导

要不要自己实现?看这三点再决定

除非你在受限环境(无 STL、裸机、超小内存),否则别重复造轮子。但“不用自己写”不等于“不用懂原理”。

  • 项目用 C++11 以上且允许异常 → 直接用 std::stoi,配合 try/catchidx 参数
  • 禁用异常(-fno-exceptions)→ 用 std::strtol,检查 endptrerrno,注意 errno = 0 必须在调用前设
  • 需要自定义行为(如忽略逗号、支持下划线分隔符、十六进制自动识别)→ 在 std::stoi 基础上预处理字符串,而不是重写解析逻辑

最常被忽略的一点:很多人以为“只要不崩溃就行”,但线上服务里一次静默截断可能让配置加载错位、权限数值归零、超时时间变成负数——这些 bug 往往压根不会 crash,只会悄悄搞砸业务逻辑。

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