C LANGUAGE TECHNOLOGY

【C言語】atoi/atof関数と自作関数で文字列を数値に変換

悩んでいる人

C言語のatoi/atof関数と自作関数で文字列を数値に変換する方法を教えて!

こういった悩みにお答えします.

本記事の信頼性

  • リアルタイムシステムの研究歴12年.
  • 東大教員の時に,英語でOSの授業.
  • 2012年9月~2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校コンピュータサイエンス学部2021年の世界大学学術ランキングで20位)で客員研究員として勤務.C言語でリアルタイムLinuxの研究開発
  • プログラミング歴15年以上,習得している言語: C/C++,Java,Python,Ruby,HTML/CSS/JS/PHP,MATLAB,Assembler (x64,ARM).
  • 東大教員の時に,C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」,C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」GitHubにオープンソースとして公開

こういった私から学べます.

C言語で文字列を数値に変換する方法と数値を文字列に変換する方法を紹介します.

本記事を読むと文字列と数値の相互変換をきちんと理解できます.

atoi/atof関数で文字列を数値に変換

atoi/atof関数で文字列を数値に変換する方法を紹介します.

また,これらの関連関数も説明します.

atoi関数で文字列を符号あり整数に変換

atoi/atol/atoll関数で文字列を符号あり整数に変換する方法と,atoi関数の派生関数のatol/atoll関数を紹介します.

atoi/atol/atoll関数の利用例は以下のコードです.

実行結果は以下になります.

printf関数のフォーマット指定子の%d,%ld,%lldを利用しているので,符号あり整数として正しく出力されています.

atof関数で文字列を浮動小数点数に変換

atof関数は,文字列をdouble型の数値に変換します.

atof関数の利用例は以下のコードです.

実行結果は以下になります.

printf関数のフォーマット指定子の%lfを利用しているので,浮動小数点数として正しく出力されています.

atoi/atof関数の問題点

atof/atof関数の問題点として,エラーチェックがないことが挙げられます.

数値以外の不正な文字が文字列に入っているコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

文字列"y123z"と"0"を数値に変換した結果が,両方とも0になってしまっています.これだと正しく変換できたかどうかわかりませんね.

strtol/strtod関数で文字列を数値に変換

エラーチェック付きで文字列を数値に変換するstrtol/strtod関数を紹介します.

また,これらの関連関数も説明します.

strtol関数で文字列を符号あり整数に変換

strtol/strtoll関数は,エラーチェック付きで文字列を符号あり整数に変換します.

atoi/atol/atoll関数と同様に,第1引数に変換する文字列nptrを指定します.

第2引数のendptrがNULLでない場合は,最初に現れた不正な文字がstrtol関数により*endptrに保存されます.

文字列に有効な数字がなければ,strtol関数はnptrの元の値を*endptr に代入し0を返します.

特に,*nptr が '\0'以外で返された**endptr が'\0の場合,文字列全体が有効という意味になります.

第3引数のbaseに基数を設定することで,10進数だけでなく2~36進数を変換できます.

もしbaseが0の場合は,変換する先頭の文字列で何進数か判断します.

1文字目が0で2文字目が1から7の場合は8進数,1文字目が0で2文字目がxかXの場合は16進数として変換します.

戻り値は,変換された数値になります.

数値がオーバーフローまたは アンダーフローした場合,大域変数errnoにERANGEまたはEINVALが設定されます.

strtol/strtoll関数の利用例は以下のコードです.

実行結果は以下になります.

文字列が"123"の場合だけ成功し,符号あり整数123に変換できています(3~4行目,21~22行目).

他の文字列の場合は,以下の理由でエラーになっています.

  • 数値の後に無効な文字列がある場合(6~7行目,24~25行目)
  • 無効な文字列の場合(9~10行目,12~13行目,15~16行目,27~28行目,30~31行目,33~34行目)
  • オーバーフローが発生する場合(18~19行目,36~37行目)

strtoul関数で文字列を符号なし整数に変換

strtoul/strtoull関数は,文字列を符号なし整数に変換します.

strtoul/strtoull関数は,いわゆるstrtol/strtoll関数の符号なしです.

strtoul/strtoull関数の利用例は以下のコードです.

実行結果は以下になります.

strtol/strtoll関数と同様です.

strtod関数で文字列を浮動小数点数に変換

strtod/strtof/strtold関数では,文字列を浮動小数点数に変換する関数です.

strtol/strtoll関数とは異なり,第3引数のbaseはありません.

他はほぼ同様です.

strtod/strtof/strtold関数の利用例は以下のコードです.

実行結果は以下になります.

strtol/strtoll関数とほぼ同様です.

自作関数で文字列を数値に変換

自作関数で文字列を数値に変換する方法を紹介します.

myatoi関数で文字列を符号あり整数に変換

myatoi関数で文字列を符号あり整数に変換するコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

myatof関数で文字列を浮動小数点数に変換

myatof関数で文字列を浮動小数点数に変換するコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

mystrtol関数で文字列を符号あり整数に変換

mystrol/mystrtoll関数で文字列を符号あり整数に変換するコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

mystrtoul関数で文字列を符号なし整数に変換

mystroul/mystrtoull関数で文字列を符号なし整数に変換するコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

mystrtod関数で文字列を浮動小数点数に変換

mystrtod/mystrtof/mystrtold関数で文字列を浮動小数点数に変換するコードは以下になります.

実行結果は以下になります.

自作関数で数値を文字列に変換

数値を文字列に変換する標準ライブラリ関数はありません.

なので,自作関数で数値を文字列に変換する方法を紹介します.

myitoa関数で整数を文字列に変換

myitoa関数で整数を文字列に変換するコードは以下になります.

符号ありと符号なしの両方やに対応しています.

実行結果は以下になります.