C语言strtol 函数使用方法

C语言中 strtol 函数的具体使用方法：

1. 函数原型

#include <stdlib.h> // 必需的头文件

long int strtol(const char *str, char **endptr, int base);

2. 功能描述

strtol 函数将 str 所指向的字符串根据给定的 base（基数，2-36）转换为一个 long int 类型的长整数。

它会跳过字符串开头的所有空白字符（空格、换行符、制表符等），然后读取尽可能多的字符来组成一个合法的整数表示，最后将后续无法转换的部分的指针存储在 endptr 所指向的位置。

3. 参数详解

1. const char *str

   • 这是指向要转换的以空字符（\0）结尾的字符串的指针。

2. char **endptr

   • 这是一个指向字符指针的指针。函数会将转换过程中第一个无效字符的地址存入 *endptr。

   • 如果 endptr 不是 NULL，你可以通过检查这个值来判断转换在何处停止。

   • 如果整个字符串都无法转换（例如，开头就是非数字字符），str 的值会被赋给 *endptr。

   • 如果你不关心转换停止的位置，可以将此参数设置为 NULL。

3. int base

   • 这是转换的基数（即进制），范围必须是 2 到 36。

   • 特殊值 0：如果 base 为 0，函数会自动检测数字的进制：

     • 如果字符串以 0x 或 0X 开头，则按十六进制（16）解释。

     • 如果字符串以 0 开头，则按八进制（8）解释。

     • 否则，按十进制（10）解释。

4. 返回值

• 成功时：返回转换后的 long int 值。

• 失败时：

  • 如果无法进行任何转换（如字符串为空或格式错误），返回 0。

  • 如果转换结果超出 long int 可表示的范围，则返回 LONG_MAX 或 LONG_MIN（定义在 <limits.h> 中），并设置全局变量 errno 为 ERANGE（表示范围错误）。

5. 使用示例与场景分析

示例 1：基本转换（不关心结束位置）

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

int main() {
    const char *str1 = "12345Hello";
    const char *str2 = "   -6789";
    const char *str3 = "0x2A"; // 十六进制的 42

    long int num1 = strtol(str1, NULL, 10);
    long int num2 = strtol(str2, NULL, 10);
    long int num3 = strtol(str3, NULL, 0); // 使用基数 0 自动检测

    printf("'%s' -> %ld\n", str1, num1); // 输出：'12345Hello' -> 12345
    printf("'%s' -> %ld\n", str2, num2); // 输出：'   -6789' -> -6789
    printf("'%s' -> %ld\n", str3, num3); // 输出：'0x2A' -> 42

    return 0;
}

示例 2：使用 endptr 处理后续字符

这个例子展示了如何利用 endptr 来处理字符串中混合了数字和非数字的情况，例如解析 "100 cats"。

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

int main() {
    const char *str = "100 cats and 2 dogs";
    char *endptr;
    long int num;

    num = strtol(str, &endptr, 10); // 注意：这里传递的是 endptr 的地址

    printf("Original string: \"%s\"\n", str);
    printf("Converted number: %ld\n", num);   // 输出：100
    printf("The rest of the string: \"%s\"\n", endptr); // 输出： cats and 2 dogs

    // 可以继续用 endptr 作为新的起点进行下一次转换
    str = endptr; // 跳过已转换的部分
    num = strtol(str, &endptr, 10);
    printf("Next number: %ld\n", num);       // 输出：0，因为" cats"不是数字开头
    printf("The rest now: \"%s\"\n", endptr); // 输出： cats and 2 dogs

    return 0;
}

示例 3：错误处理

这是一个健壮性更强的例子，演示了如何处理转换错误和溢出。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <errno.h>   // 用于 errno
#include <limits.h>  // 用于 LONG_MAX, LONG_MIN

void test_conversion(const char *str, int base) {
    char *endptr;
    long int num;

    // 在进行新转换前，先将 errno 重置为 0
    errno = 0;

    num = strtol(str, &endptr, base);

    // 检查转换是否失败
    if (str == endptr) {
        printf("错误：字符串 '%s' 中没有任何数字。\n", str);
    }
    // 检查是否发生溢出
    else if (errno == ERANGE) {
        if (num == LONG_MAX) {
            printf("错误：字符串 '%s' 转换结果上溢（超过 LONG_MAX）。\n", str);
        } else if (num == LONG_MIN) {
            printf("错误：字符串 '%s' 转换结果下溢（低于 LONG_MIN）。\n", str);
        }
    }
    // 检查是否成功转换了整个数字部分
    else if (*endptr != '\0') {
        printf("警告：成功转换了部分内容 '%ld'，但后续有非数字字符：'%s'\n", num, endptr);
    }
    // 完全成功的转换
    else {
        printf("成功：字符串 '%s' 被转换为 %ld\n", str, num);
    }
}

int main() {
    test_conversion("9999999999999999999999", 10); // 一个非常大的数
    test_conversion("-9999999999999999999999", 10); // 一个非常小的数
    test_conversion("123abc", 10);
    test_conversion("abc123", 10);

    return 0;
}

可能的输出：

错误：字符串 '9999999999999999999999' 转换结果上溢（超过 LONG_MAX）。
错误：字符串 '-9999999999999999999999' 转换结果下溢（低于 LONG_MIN）。
警告：成功转换了部分内容 '123'，但后续有非数字字符：'abc'
错误：字符串 'abc123' 中没有任何数字。

6. 重要注意事项

1. endptr 的使用：endptr 是一个二级指针，传递参数时需要使用 & 操作符（例如 &my_endptr）。

2. 空白字符：函数会自动跳过开头的空白字符。

3. 正负号：函数能够识别字符串开头的 + 或 - 号。

4. 基数与字符集：

   • 对于基数 11 到 36，字母 a-z（或 A-Z）被用来表示数字 10 到 35。转换是不区分大小写的。

   • 确保你提供的 base 参数对于你要转换的数字是合理的。例如，用 base=2 去转换 "12" 会得到 1（因为 '2' 在二进制中是非法字符，转换在 '2' 前停止）。

5. 错误检查：始终检查 errno 和 endptr 来确保转换成功且没有溢出，这是编写健壮程序的关键。

总结

熟练掌握 strtol 是处理字符串到整数转换的最佳实践，它比古老的 atoi 函数更安全、更强大。