GCC下itoa函数的演变：itoa with GCC

本文主要是介绍GCC下itoa函数的演变：itoa with GCC，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

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

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

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

/*** 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 herereturn 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

/*** 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 validif (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 10if ( value < 0 && base == 10) buf += '-';std::reverse( buf.begin(), buf.end() );return buf;
}

char *version 0.2

/*** C++ version char* style "itoa":*/
char* itoa( int value, char* result, int base ) {// check that the base if validif (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 10if ( 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：

/*** 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 baseif (base<2 || base>35){ *wstr='\0'; return; }// Take care of signif ((sign=value) < 0) value = -value;// Conversion. Number is reversed.do {*wstr++ = num[value%base];} while(value/=base);if(sign<0) *wstr++='-';*wstr='\0';// Reverse stringstrreverse(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 baseif (base<2 || base>35){ *wstr='\0'; return; }// Take care of signif ((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 stringstrreverse(str,wstr-1);
}

更新：(2009/07/08)

过去一年我收到了一些改进std::string和char *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

/*** C++ version 0.4 std::string style "itoa":*/std::string itoa(int value, int base) {std::string buf;// check that the base if validif (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 signif ( 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

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

/*** 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 validif (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 signif (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：

function	relative 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