atoi 與 itoa 手寫實現：從字符串到整數的雙向轉換

itoa：整數轉字符串

核心邏輯

1. 反向提取數位：num % radix 得最低位，num /= radix 右移，直到 0。
2. 字符轉換：'0' + digit（基數 ≤ 10），或 'A' + digit - 10（基數 > 10）。
3. 反轉字符串得到正序結果。

完整實現（支持負數、任意基數 2-36）

char* my_itoa(int value, char* buffer, int radix) {
    if (radix < 2 || radix > 36) return nullptr;
    char* p = buffer;
    bool negative = false;
    unsigned int uval;

    if (value < 0 && radix == 10) {
        negative = true;
        uval = (unsigned int)(-value);
    } else {
        uval = (unsigned int)value;
    }

    // 至少寫入一位（處理 value == 0）
    do {
        int digit = uval % radix;
        *p++ = (digit < 10) ? '0' + digit : 'A' + digit - 10;
        uval /= radix;
    } while (uval);

    if (negative) *p++ = '-';
    *p = '\0';

    // 反轉
    for (char *l = buffer, *r = p - 1; l < r; ++l, --r)
        std::swap(*l, *r);
    return buffer;
}

atoi：字符串轉整數

核心邏輯

1. 跳過前導空白。
2. 檢測符號 +/-。
3. 累加：result = result * 10 + (ch - '0')。
4. 溢出檢測（可選）：INT_MAX/10 邊界判斷。

健壯實現

int my_atoi(const char* str) {
    if (!str) return 0;
    while (*str == ' ') ++str; // 跳過空格
    int sign = 1;
    if (*str == '+' || *str == '-') sign = (*str++ == '-') ? -1 : 1;
    long long result = 0; // 用長整型暫存檢測溢出
    while (*str >= '0' && *str <= '9') {
        result = result * 10 + (*str++ - '0');
        if (sign == 1 && result > INT_MAX) return INT_MAX;
        if (sign == -1 && -result < INT_MIN) return INT_MIN;
    }
    return (int)(result * sign);
}

測試驗證

int main() {
    char buf[32];
    cout << my_itoa(1234, buf, 10) << '\n';      // 1234
    cout << my_itoa(-1234, buf, 10) << '\n';     // -1234
    cout << my_itoa(255, buf, 16) << '\n';       // FF
    cout << my_atoi("  -42") << '\n';             // -42
    cout << my_atoi("2147483648") << '\n';        // 2147483647 (飽和)
    return 0;
}

標準庫對比

總結

手寫 itoa/atoi 是理解「數值與文本轉換」本質的最佳練習，關鍵點在於位提取順序、字符編碼映射、符號與溢出處理。實際工程建議優先使用 C++11 <string> 標準函數。