理解如何创建atoi函数；字符是如何进行比较的？

Question

我正在尝试提高对C++的理解，特别是指针算术。我经常使用atoi函数，但很少考虑它是如何工作的。查找了一下它的实现方式，我大部分都能理解，但有一件事情让我感到困惑。

以下是我在网上找到的一个解决方案示例：

int atoi( char* pStr ) 
{
  int iRetVal = 0; 

  if ( pStr )
  {
    while ( *pStr && *pStr <= '9' && *pStr >= '0' ) 
    {
      iRetVal = (iRetVal * 10) + (*pStr - '0');
      pStr++;
    }
  } 
  return iRetVal; 
} 

我认为我过去很难理解atoi的主要原因在于字符比较的方式。"while"语句表示只要该字符存在，且该字符小于等于9，且大于等于0，就执行某些操作。这个语句对我来说有两层意思:

1. 字符可以逻辑上与其他字符进行比较（但返回值是什么？）。

在我查看这个之前，我想我下意识地知道，但我从来没有真正思考过，但是'5'字符与'6'字符相比较的方式与5小于6的方式相同，因此您可以将字符作为整数进行比较（为此目的）。

1. 不知何故，* sPtr和* SPtr！= 0是不同的。这对我来说似乎很明显，但我发现我无法用言语表达出来，这意味着我知道这是真的，但我不明白为什么。

编辑：我不知道* pStr - '0'部分会做什么。

希望能帮助您理解这些观察结果！谢谢！

- Joshua

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实际上，while(*s) 和 while(*s != 0) 是等同的。在 C 语言中，非零整数被视为“真”。 - nneonneo

啊，好的，我误解了语句的意图。*pStr >= '0' 是为了避免负数，我想是吧？ - Joshua

然而，while(*s != 0)和while(*s != '0')并不相同，因为0是数字0，而'0'是字符'0'（其ASCII值为48）。 - nneonneo

@Joshua：请注意，通常情况下'0'！= 0。 *pStr <= '9' && *pStr >= '0'检查*pStr是否为数字。 - Grizzly

对于一个非常清晰明了的问题，点赞。 - David G

Answer 1

只要字符存在

不是这样的。它的意思是“当字符不为0（或'\0'）时。基本上，ASCII字符'\0'表示“C”字符串的结尾。由于您不想超出字符数组的末尾（而且确切的长度未知），因此每个字符都会被测试是否为'\0'。

字符可以逻辑比较

没错。字符就是一个数字，至少在ASCII编码中是这样的。在ASCII中，例如，'0'对应于十进制值48，'1'为49，'Z'为90（您可以在这里查看ASCII表）。所以，您可以像比较整数一样比较字符。

某种程度上，while (*sPtr)和*sPtr != 0是不同的。

完全没有区别。十进制0是一个特殊的ASCII符号(nul)，用于表示“C”字符串的结尾，就像我在开头提到的那样。您无法看到或打印(nul)，但它确实存在。

- user405725

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好的，你可以打印空字符。printf("%c",0) ;) - nneonneo

Answer 2

*pStr - '0'将字符转换为数字值，'1' - '0' = 1 while循环检查我们是否没有到达字符串的末尾，同时我们有一个有效的数字。

- Mark PM

Answer 3

C语言中，一个字符被表示为ASCII值。由于在ASCII码表中所有数字都是连续的（即0x30代表'0'，0x39代表'9'，其它数字依次类推），你可以通过范围检查来确定一个字符是否为数字，并且通过减去'0'来获取该数字的值。

- nneonneo

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在这里使用 isdigit 是行不通的，因为 isdigit 是依赖于语言环境的。它可能会对特定于语言环境的数字字符返回 true，但这需要理解翻译成数字的编号系统。 - JoergB

C语言确实要求数字在任何语言环境下都必须是连续的，我想是这样。 - Lightness Races in Orbit

我选择这个答案是因为它解释了如何检查字符是否为数字。这是我知道将来会非常有用的事情之一。 - Joshua

Answer 4

C风格的字符串是以空字符结尾的。

因此：

while ( *pStr && *pStr <= '9' && *pStr >= '0' ) 

这个测试:

• *pStr 表示我们还没有到字符串的结尾，等同于写成 *pStr != 0（注意没有单引号，ASCII 值为 0，或者NUL）。
• *pStr >= '0' && *pStr <= '9' （更逻辑化）表示 *pStr 上的字符在范围 '0'（ASCII 值为 48）和 '9'（ASCII 值为 57）之间，即一个数字。

- johnsyweb

Answer 5

请注意，所发布的atoi实现并不完整。真正的atoi可以处理负值。

一些人会认为while (*sPtr)和*sPtr != 0是不同的。

这两个表达式是相同的。当作为条件使用时，当存储在地址sPtr处的值不为零时，*sPtr被视为true，而*sPtr！= 0在存储在地址sPtr处的值不为零时为true。区别在于当在其他地方使用时，第二个表达式将计算为true或false，但第一个表达式将计算为存储的值。

- Josef Kufner

Answer 6

'0'在内存中的表示是0x30，而'9'的表示是0x39。这就是计算机所看到的，当它使用逻辑运算符进行比较时，它使用这些值。空终止字符表示为0x00（也称为零）。关键在于，对于机器来说，chars与任何其他int一样。

因此，while语句的意思是：

只要我们正在检查的字符有效（即不为零，因此不是空终止符），并且其值（作为机器看到的）小于0x39且大于0x30，则继续执行。

while循环体根据整数在字符串中的位置计算应添加到累加器中的适当值。然后它增加指针并再次执行。完成后，它返回累积的值。

- Ephemera

Answer 7

这段代码使用ASCII值来累加其字母等价物的整数总数。

关于您的第一个编号，当比较任何内容时，结果都是布尔值，这似乎非常琐碎。虽然我觉得您想问编译器是否真正理解“字符”。但据我了解，这种比较是使用字符的ASCII值进行的。即 a < b 被解释为 (97 < 98)。 （请注意，当您比较 'a' 和 'A' 时，很容易看出使用了ASCII值，因为 'A' 小于 'a'）

关于您的第二个编号，while 循环似乎正在检查是否有已分配的值不为 NULL（ASCII 值为 0）。and 运算符一旦遇到 false 语句就会产生 FALSE，以便您不会对 NULL 字符进行比较。至于 while 循环的其余部分，正如我在第一条中提到的那样，它正在进行 ASCII 比较。它只是检查给定字符是否对应于与数字相关的 ASCII 值。即 '0' 到 '9' 之间（或 ASCII：48 到 57 之间）。

最后，我认为(*ptr- '0')是最有趣的部分。此语句返回一个介于0和9之间的整数。如果您查看ascii表，您会注意到数字0到9是并排的。所以想象一下'3'-'0'，它是51-48，产生3！ :D 所以以更简单的术语说，它正在执行ascii减法，并返回相应的整数值。 :D

祝福大家，希望这能解释一些问题。

- CoderDake

Answer 8

让我们来分解一下：

if ( pStr )

如果你传递给 atoi 一个空指针，pStr 将会是 0x00 - 这将会是 false。否则，我们有一些东西需要解析。

while ( *pStr && *pStr <= '9' && *pStr >= '0' )

好的，这里有一堆事情要做。 *pStr 意味着我们检查 pStr 指向的值是否为 0x00。如果你查看 ASCII 表，0x00 的 ASCII 是“null”，在 C/C++ 中约定字符串是以 null 结尾的（与 Pascal 和 Java 风格的字符串相反，它们告诉你它们的长度，然后有那么多个字符）。因此，当 *pStr 评估为 false 时，我们的字符串已经结束了，我们应该停止。

*pStr <= '9' && *pStr >= '0' 之所以有效，是因为 ASCII 字符 '0' '1' '2' '3' '4' '5' '6' '7' '8' '9' 的值都是连续的 - 例如，'0' 是 0x30，而 '9' 是 0x39。因此，如果 pStr 指向的值超出了这个范围，那么我们就不解析整数，应该停止。

iRetVal = (iRetVal * 10) + (*pStr - '0');

由于 ASCII 数字在内存中是连续的，所以如果我们知道我们有一个数字，*pStr - '0' 就会计算出它的数值 - '0' 为 0 (0x30 - 0x30)，'1' 为 1 (0x31 - 0x30)... '9' 为 9。因此，我们将数字向上移位并滑入新位置。

pStr++;

通过将指针加一，指针指向内存中的下一个地址 - 我们要转换为整数的字符串中的下一个字符。

请注意，如果字符串没有以空值结尾，其中包含任何非数字字符（例如“-”），或者以任何方式不是ASCII，则此函数将出现问题。它并不神奇，只是依赖于这些事情是真实的。

- Patashu