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[转]GCC下itoa函数的演变:itoa with GCC

转载链接:https://blog.csdn.net/u013074465/article/details/46499959

原文:http://www.strudel.org.uk/itoa/

这篇文章中有对部分函数的具体分析:对itoa函数的分析。

简介

我怎么在GCC下使用itoa()

啊,C/C++!itoa()不是ANSI C标准而且它不能在linux下的GCC中工作(至少我使用的版本是这样的)。这是很让人沮丧的,特别是当你想让代码跨平台可用时(Windows/Linux/Solaris或其他任何机器)。

很多人说可以使用sprintf来写字符串但是sprintf不满足itoa()的一个特征:itoa函数允许将int转换为除十进制以外其他进制的形式。该文章包含一系列itoa函数实现的演化版本。较老的版本在文章后边。请确认你用的是最新版本。

贡献

在我们继续之前,我要感谢以下为解决方案作出贡献的人。这个函数是由以下人员贡献的:Stuart Lowe (本文作者),Robert Jan Schaper,Ray-Yuan Sheu, Rodrigo de Salvo Braz,Wes Garland,John Maloney,Brian Hunt,Fernando Corradi and Lukás Chmela。

演变过程

以下是早期的一个版本,由Robert Jan Schaper表述于Google groups:

char* version 0.1

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char* itoa(int val, int base){
static char buf[32] = {0};
int i = 30;
for(; val && i ; --i, val /= base)
buf[i] = "0123456789abcdef"[val % base];
return &buf[i+1];
}

我所使用的版本和这个版本看起来不太一样,它更像是这样的形式:itoa(int value, char* buffer, int radix)。在最后,我给出了我自己使用std::string代替字符串的版本。

std::string version 0.1

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void my_itoa(int value, std::string& buf, int base){
int i = 30;
buf = "";
for(; value && i ; --i, value /= base)
buf = "0123456789abcdef"[value % base] + buf;
}

更新:(2005/02/11)

Ray-Yuan Sheu发邮件给我,他提出了一个更新版本:做了更多错误检测,例如基底base越界、负整数等。

更新:(2005/04/08)

Rodrigo de Salvo Braz指出了一个bug:当输入为0时没有返回。现在函数返回0。Luc Gallant也指出了这个bug。

std::string version 0.2

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/**
* C++ version std::string style "itoa":
*/
std::string itoa(int value, unsigned int base) {
const char digitMap[] = "0123456789abcdef";
std::string buf;

// Guard:
if (base == 0 || base > 16) {
// Error: may add more trace/log output here
return buf;
}

// Take care of negative int:
std::string sign;
int _value = value;

// Check for case when input is zero:
if (_value == 0) return "0";

if (value < 0) {
_value = -value;
sign = "-";
}

// Translating number to string with base:
for (int i = 30; _value && i ; --i) {
buf = digitMap[ _value % base ] + buf;
_value /= base;
}

return sign.append(buf);
}

更新:(2005/05/07)

Wes Garland指出lltostr函数在Solaris和其他linux变体中存在。函数应该返回long long的char *形式处理多种数基。还有针对无符号数值的ulltostr函数。

更新:(2005/05/30)

John Maloney指出了之前函数的多个问题。一个主要问题是函数包含大量栈分配。他建议尽可能移除栈分配以加快算法速度。char 版本比上述的代码快至少10倍。新版本的std::string比原来的快3倍。尽管char版本更快,但是你必须检查以确保为函数输出分配了足够的空间。

std::string version 0.3

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/**
* C++ version std::string style "itoa":
*/
std::string itoa(int value, int base) {
enum { kMaxDigits = 35 };
std::string buf;
buf.reserve( kMaxDigits ); // Pre-allocate enough space.

// check that the base if valid
if (base < 2 || base > 16) return buf;
int quotient = value;

// Translating number to string with base:
do {
buf += "0123456789abcdef"[ std::abs( quotient % base ) ];
quotient /= base;
} while ( quotient );

// Append the negative sign for base 10
if ( value < 0 && base == 10) buf += '-';
std::reverse( buf.begin(), buf.end() );

return buf;
}

char *version 0.2

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/**
* C++ version char* style "itoa":
*/
char* itoa( int value, char* result, int base ) {
// check that the base if valid
if (base < 2 || base > 16) { *result = 0; return result; }

char* out = result;
int quotient = value;

do {
*out = "0123456789abcdef"[ std::abs( quotient % base ) ];
++out;
quotient /= base;
} while ( quotient );

// Only apply negative sign for base 10
if ( value < 0 && base == 10) *out++ = '-';
std::reverse( result, out );
*out = 0;
return result;
}

更新:(2006/10/15)

Luiz Gon?lves告诉我:尽管itoa不是ANSI标准函数,但是该函数来自很多开发包并且被写进了很多教科书。他提出了一个来自于Kernighan & Ritchie’sAnsi C的完全基于ANSI C的版本。基底base错误通过返回空字符来表述,并且没有分配内存。这个std::string版本和C++的char* itoa()版本在下方提供,做了一些细微的修改。

译注:下面的方法是最容易想到的:

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/**
* Ansi C "itoa" based on Kernighan & Ritchie's "Ansi C":
*/
void strreverse(char* begin, char* end) {
char aux;
while(end>begin)
aux=*end, *end--=*begin, *begin++=aux;
}

void itoa(int value, char* str, int base) {
static char num[] = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
char* wstr=str;
int sign;

// Validate base
if (base<2 || base>35){ *wstr='\0'; return; }

// Take care of sign
if ((sign=value) < 0) value = -value;

// Conversion. Number is reversed.
do {
*wstr++ = num[value%base];
} while(value/=base);
if(sign<0) *wstr++='-';
*wstr='\0';

// Reverse string
strreverse(str,wstr-1);
}

/**
* Ansi C "itoa" based on Kernighan & Ritchie's "Ansi C"
* with slight modification to optimize for specific architecture:
*/

void strreverse(char* begin, char* end) {
char aux;
while(end>begin)
aux=*end, *end--=*begin, *begin++=aux;
}

void itoa(int value, char* str, int base) {
static char num[] = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
char* wstr=str;
int sign;
div_t res;

// Validate base
if (base<2 || base>35){ *wstr='\0'; return; }

// Take care of sign
if ((sign=value) < 0) value = -value;

// Conversion. Number is reversed.
do {
res = div(value,base);
*wstr++ = num[res.rem];
}while(value=res.quot);
if(sign<0) *wstr++='-';
*wstr='\0';

// Reverse string
strreverse(str,wstr-1);
}

更新:(2009/07/08)

过去一年我收到了一些改进std::stringchar *版本的代码。我最终有时间测试了这些代码。在std::string版本中,Brian Hunt建议将reverse移到base的检查之后,保存内存分配。这样可以加快速度。

std::string version 0.4

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/**
* C++ version 0.4 std::string style "itoa":
*/
std::string itoa(int value, int base) {
std::string buf;

// check that the base if valid
if (base < 2 || base > 16) return buf;

enum { kMaxDigits = 35 };
buf.reserve( kMaxDigits ); // Pre-allocate enough space.

int quotient = value;

// Translating number to string with base:
do {
buf += "0123456789abcdef"[ std::abs( quotient % base ) ];
quotient /= base;
} while ( quotient );

// Append the negative sign
if ( value < 0) buf += '-';

std::reverse( buf.begin(), buf.end() );
return buf;
}

还有一些针对char*版本的建议。Fernando Corradi提议使用abs()因为仅仅使用一次,不使用取余操作(%)而是通过手动计算除数。这样可以加快速度:

char *version 0.3

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/**
* C++ version 0.3 char* style "itoa":
*/
char* itoa( int value, char* result, int base ) {
// check that the base if valid

if (base < 2 || base > 16) { *result = 0; return result; }

char* out = result;
int quotient = abs(value);

do {
const int tmp = quotient / base;
*out = "0123456789abcdef"[ quotient - (tmp*base) ];
++out;
quotient = tmp;
} while ( quotient );

// Apply negative sign
if ( value < 0) *out++ = '-';

std::reverse( result, out );
*out = 0;
return result;
}

char* version 0.4

Lukás Chmela重写了代码,该函数不再有“最小负数”bug:

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 /**
* C++ version 0.4 char* style "itoa":
* Written by Lukás Chmela
* Released under GPLv3.
*/
char* itoa(int value, char* result, int base) {
// check that the base if valid
if (base < 2 || base > 36) { *result = '\0'; return result; }

char* ptr = result, *ptr1 = result, tmp_char;
int tmp_value;

do {
tmp_value = value;
value /= base;
*ptr++ = "zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba9876543210123456789
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" [35 + (tmp_value - value * base)];
} while ( value );

// Apply negative sign
if (tmp_value < 0) *ptr++ = '-';
*ptr-- = '\0';
while(ptr1 < ptr) {
tmp_char = *ptr;
*ptr--= *ptr1;
*ptr1++ = tmp_char;
}
return result;
}

最新版本

下面是最新版本的itoa,你可以根据喜好选择char*或std::string版本。我没有将基于Kernighan & Ritchie的版本放在这个部分,因为我不确定其版权的状态。然而,下列函数已经被上述提到的人开发并且是可以使用的。

std::string version 0.4

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/**
* C++ version 0.4 std::string style "itoa":
* Contributions from Stuart Lowe, Ray-Yuan Sheu,
* Rodrigo de Salvo Braz, Luc Gallant, John Maloney
* and Brian Hunt
*/
std::string itoa(int value, int base) {

std::string buf;

// check that the base if valid
if (base < 2 || base > 16) return buf;

enum { kMaxDigits = 35 };
buf.reserve( kMaxDigits ); // Pre-allocate enough space.

int quotient = value;

// Translating number to string with base:
do {
buf += "0123456789abcdef"[ std::abs( quotient % base ) ];
quotient /= base;
} while ( quotient );

// Append the negative sign
if ( value < 0) buf += '-';

std::reverse( buf.begin(), buf.end() );
return buf;
}

char* version 0.4

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/**
* C++ version 0.4 char* style "itoa":
* Written by Lukás Chmela
* Released under GPLv3.
*/
char* itoa(int value, char* result, int base) {
// check that the base if valid
if (base < 2 || base > 36) { *result = '\0'; return result; }

char* ptr = result, *ptr1 = result, tmp_char;
int tmp_value;

do {
tmp_value = value;
value /= base;
*ptr++ = "zyxwvutsrqponmlkjihgfedcba9876543210123456789
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz" [35 + (tmp_value - value * base)];
} while ( value );

// Apply negative sign
if (tmp_value < 0) *ptr++ = '-';
*ptr-- = '\0';
while(ptr1 < ptr) {
tmp_char = *ptr;
*ptr--= *ptr1;
*ptr1++ = tmp_char;
}
return result;
}

性能对比

我已经对itoa的各个版本做了测试,研究其转换-32768到32768之间整数,基底在2到20之间时所需要的平均时间(代码仅仅在基底最高位16有效,因此其余的base仅仅是作为测试)。测试结果如下表所示:

functionrelative time
char style “itoa” (v 0.2)
char
itoa(int value, char* result, int base)
1.0 (XP, Cygwin, g++)
char style “itoa” (v 0.3)
char
itoa(int value, char* result, int base)
0.93
char style “itoa” (v 0.4)
char
itoa(int value, char* result, int base)
0.72
Ansi C “itoa” based on Kernighan & Ritchie’s “Ansi C” with modification to optimize for specific architecture
void itoa(int value, char* str, int base)
0.92
std::string style “itoa” (v 0.3)
std::string itoa(int value, int base)
41.5
std::string style “itoa” (v 0.4)
std::string itoa(int value, int base)
40.8
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  • 本文作者: Winddoing
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