提升内功之模拟实现库函数atoi

本文包含知识点：

• 库函数atoi的使用和模拟实现
• 枚举常量的运用
• fgets代替gets函数读取字符串
• isspace isdigit库函数的使用

一、库函数atoi的介绍与使用

atoi的介绍

函数介绍

• 头文件——
• 函数功能：将字符串转换成整数
• 返回值：如果转换成功，返回转换后的整数值
                 如果转换失败或者转换后的值超出int类型能表示的范围，这两种行为的返回值是C语言未规定的，不同的编译器有不同的实现，这里我们会参照vs2022的实现

atoi的使用细节

来，我们一个一个分析

• ①输入字符串’12’，输出12
• ②输入字符串’0’，输出0
• ③输入字符串’-12’，输出-12
• ④空字符串（不输入）,输出0（我们实现的时候就可以自己设定别的返回值，因为用0当返回值会让用户不清楚输入是’0’还是空字符串）
• ⑤空格字符串（输入几个空格），输出0（这里和④一样需要改造）
• ⑥输入’123456789999999’，输出2147483647（整数123456789999999已经超出有符号int的最大值了，最大值就是2147483647，所以返回值就是2147483647。同理，输入的负数若是小于-2147483648，返回值就是-2147483648）
• ⑦输入字符串’ 12’，输出12
• ⑧输入字符串’12zbc34’，输出12（说明atoi读到字母就会停止）
• ⑨输入字符串’abcd12’，输出0
• ⑩输入字符串’-12abcd’，输出-12

二、库函数atoi的模拟实现

模拟实现atoi时我们需要处理的情况有如下几种

• ①signed int范围内的正常输出，数值超出范围返回特殊值
• ②输入空字符串和空格字符串时返回特定值
• ③数字之前的空格和字母不读取，数字之后的字母也不读取
• ④还有个未提及的问题，就是判断传入是否为空指针

下面是完整代码,关键代码和思路我都在代码上加了十分详细的注释

#include//printf
#include//assert
#include//isspace isdigit
#include //INT_MIN INT_MAX
//这里不要听编译器提示的给INT_MIN和INT_MAX加头文件，这是C++的头文件

enum State//返回值状态
{
	VALID,//有效的
	NULLSTR,//空字符串
	SPACESTR,//空格字符串
	OVERSTEP//超出范围
}state = VALID;//创建全局状态变量，初始值给VALID（大部分时正常返回的有效值）

int my_atoi(const char* str)
{
	assert(str);

	//这里我们要思考应该返回什么
	//如果和往常写函数的特殊返回值一样，空字符串返回0，那不和正常输入的'0'冲突了吗
	//所以我们引入枚举常量
	if (*str == '\n')// ''<——这就是空字符串，末尾有\0，但是由于我们输入的缘故，需要按回车，因此我们拿\n来判断
	{
		//因为stete是全局变量，所以函数结束之后可以通过state的值来判断return的0到底是何方神圣
		state = NULLSTR;
		return 0;
	}
	
	//跳过空格
	while (isspace(*str))//isspace函数返回值：如果*str是空格，返回0，反之返回非零值
	{
		str++;
	}
	//判断空格字符串
	if (!(*str))//*str == '\0'
	{
		state = SPACESTR;
		return 0;
	}

	//判断数字最开始的是否是正负号
	int flag = 1;
	if (*str == '-')
	{
		flag = -1;
		str++;
	}
	else if (*str == '+')
	{
		str++;
	}

	long long ret = 0;//能存放比int范围大的值，用于判断下面算出来的值是否越界
	while (*str)//*str != '\0'
	{
		if (isdigit(*str))//判断是不是数字字符，是则返回非零值，反之返回0
		{
			//我们所有的数据来源都是(*str - '0')，乘上flag之后能直接得到对应的正数或者负数，不用算出一个正数之后再去乘flag
			ret = ret * 10 + flag * (*str - '0');//'5' - '0' = 5    任意数字字符和字符0相减得到对应的数字
			if (ret < INT_MIN)
			{
				state = OVERSTEP;
				return INT_MIN;
			}
			else if (ret > INT_MAX)
			{
				state = OVERSTEP;
				return INT_MAX;
			}
		}
		else//直到不是数字时
		{
			state = VALID;
			return (int)ret;
		}
		*str++;
	}
	state = VALID;
	return (int)ret;
}

int main()
{
	int ret = my_atoi("-123");
	char buffer[256] = { 0 }; 
	while (1)
	{
		printf("Enter a number: ");
		fgets(buffer, 256, stdin);//代替gets
		ret = my_atoi(buffer);
		if (state == VALID)
		{
			printf("%d\n", ret);
		}
		else if (state == NULLSTR)
		{
			printf("NULLSTR!\n%d\n", ret);
		}
		else if (state == SPACESTR)
		{
			printf("SPACESTR!\n%d\n", ret);
		}
		else if (state == OVERSTEP)
		{
			printf("OVERSTEP!\n%d\n", ret);
		}
	}

	return 0;
}