C++ 字符串轉整數：atoi vs stoi 完整指南

C/C++ 中將 std::string 轉為整數的標準方法演進與最佳實踐。

C 風格：atoi / strtol

std::string s = "12345";
int val = atoi(s.c_str());           // 簡單但無錯誤檢測
long val2 = strtol(s.c_str(), nullptr, 10); // 可檢測錯誤、支援進制

缺點：atoi 非法輸入行為未定義（通常返回 0），無法區分「輸入 0」與「轉換失敗」；需手動管理 char*。

C++11 標準：std::stoi 系列

std::string s = "12345";
int val = std::stoi(s);              // 拋出異常於錯誤
long val2 = std::stol(s);
long long val3 = std::stoll(s);
float f = std::stof(s);
double d = std::stod(s);

優點：

• 直接接受 std::string，無需 .c_str()
• 異常機制明確區分轉換失敗（std::invalid_argument、std::out_of_range）
• 支援 size_t* idx 參數獲取解析字符數
• 支援基數（base 參數，默認 10）

異常處理範例

std::string s = "123abc";
try {
    size_t pos;
    int val = std::stoi(s, &pos);  // val=123, pos=3
    // 可檢查 pos == s.size() 判斷是否完全解析
} catch (const std::invalid_argument& e) {
    // 無數字開頭
} catch (const std::out_of_range& e) {
    // 超出 int 範圍
}

C++17 新增：std::from_chars（高性能、無異常）

#include <charconv>
std::string s = "12345";
int val;
auto [ptr, ec] = std::from_chars(s.data(), s.data() + s.size(), val);
if (ec == std::errc()) {
    // 成功，ptr 指向首個未解析字符
} else if (ec == std::errc::invalid_argument) {
    // 格式錯誤
} else if (ec == std::errc::result_out_of_range) {
    // 溢出
}

優勢：無異常開銷、無區域化依賴、可直接操作字符指針、性能極高（適合熱路徑解析）。

對比總結

最佳實踐建議

1. 現代 C++（C++17+）首選 std::from_chars
2. C++11/14 環境用 std::stoi 並捕獲異常
3. 避免 atoi，除非極度確定輸入合法且不關心錯誤
4. 解析用戶輸入/網絡數據時，必須檢查完全解析（pos == size() 或 ptr == end）

正確選擇轉換函數，能讓代碼更安全、高效、可維護。