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C语言标准库和C++提供了丰富的函数来实现数字与字符串之间的转换，这对开发者非常实用。接下来将详细介绍这些函数的使用方法及其实现原理。

1. 将整数转换为字符串

C语言中的itoa系列函数用于将整数转换为字符串。要注意的是，itoa函数是Windows扩展函数，标准的C语言中并没有该函数。建议使用sprintf函数，它不仅是标准函数，而且功能比itoa函数更强化。

常用的函数有：

• itoa()：将整型值转换为字符串。
• ltoa()：将长整型值转换为字符串。
• ultoa()：将无符号长整型值转换为字符串。

itoa函数示例

以下是用itoa函数将整数转换为字符串的一个示例代码：

#include 
   
    
#include 
    
     
void main(void) {
    int num = 100;
    char str[25];
    itoa(num, str, 10);
    printf("The number 'num' is %d and the string 'str' is %s.\n", num, str);
}
    
   

注意事项：

• itoa函数使用基数系统（基数值）进行转换。常见的基数值有：10（十进制）和2（二进制）。
• 由于itoa是Windows扩展函数，跨平台的开发建议使用sprintf函数。

C++中的字符串转换

C++中的字符串转换可以通过自定义函数实现。下面是将整数转换为字符串的C++实现代码：

#include 
   
    
using namespace std;
int str2int(const char *str) {
    int temp = 0;
    const char *ptr = str;
    if (*str == '-' || *str == '+') {
        str++;
    }
    while (*ptr != 0) {
        if (*ptr < '0' || *ptr > '9') {
            break;
        }
        temp = temp * 10 + (*ptr - '0');
        ptr++;
    }
    if (*ptr == '-') {
        temp = -temp;
    }
    return temp;
}
   

将字符串转换为整数

C语言中的atof函数（在C++中是atoll）可以将字符串转换为双精度浮点型数。要注意的是，atof函数会自动处理符号位和空格。以下是一个转换字符串为整数的示例代码：

#include 
   
    
#include 
    
     
int atoi(char s[]) {
    int i = 0;
    int n = 0;
    int sign = 1;
    for (; isspace(s[i]); i++) {
        if (s[i] == ' ') {
            sign = 1;
        } else if (s[i] == '-') {
            sign = -1;
            i++;
        } else if (s[i] == '+') {
            i++;
        }
    }
    for (; i < strlen(s); i++) {
        if (s[i] < '0' || s[i] > '9') {
            break;
        }
        n = n * 10 + (s[i] - '0');
    }
    return sign * n;
}
    
   

常见函数包括：

• atoi()：将字符串转换为整型数。
• atol()：将字符串转换为长整型数。
• strtoll()：将字符串转换为长整型数，并处理无法转换的部分。

2. 将浮点数转换为字符串

C语言中的gcvt函数用于将双精度浮点数转换为字符串，支持四舍五入。sprintf函数也可以用来实现此功能。

浮点数转换示例

以下是一个使用sprintf将浮点数转换为字符串的示例代码：

#include 
   
    
#include 
    
     
void main() {
    double num = 3.141592653589793;
    char buf[20];
    sprintf(buf, "%.6f", num);
    printf("Number: %s\n", buf);
}
    
   

高精度转换

如果需要将浮点数转换为高精度字符串，可以使用fcvt函数：

double num = 3.141592653589793;
char buf[20];
fcvt(num, 15, '0', nullptr);
printf("Number: %s\n", buf);

字符串转换为浮点数

需要将字符串转换为双精度浮点数时，可以使用atof函数。要注意的是，atof函数忽略无法转换的部分。例如：

#include 
   
    
#include 
    
     
char s[50];
gets(s);
double num = atof(s);
printf("数值为：%.6f\n", num);
    
   

需要注意的是，atof函数对转换结果进行四舍五入处理。因此，在进行精确计算时需要谨慎选择数值表示方式。

3. 二进制与十六进制转换

除了整数转换，C语言还支持二进制和十六进制的转换。可以使用(sprintf和 区域位模式来实现自定义转换。

十六进制转换示例

以下是一个将整数转换为十六进制字符串的示例代码：

#include 
   
    
void main() {
    unsigned int num = 255;
    char hex_str[3];
    sprintf(hex_str, "%02x", num);
    printf("hex string: %s\n", hex_str);
}
   

需要注意的是，sprintf中的x表示十六进制显示，%02x表示前补零。

自定义转换逻辑

如果需要更复杂的转换功能，可以编写自定义函数。例如，实现一个高精度二进制转换函数：

#include 
   
    
#include 
    
     
char* toBinary(int n) {
    char* binStr = (char*)malloc(sizeof(char) * (n * 4 + 1)); // 4bits数字
    int length;
    char* temp = &n;
    binStr[0] = '0';
    
    while (temp) {
        switch (*temp) {
            case 0:
                binStr[length++] = '0';
                break;
            case 1:
                binStr[length++] = '1';
                break;
            case 2:
                binStr[length++] = '10';
                break;
            case 3:
                binStr[length++] = '11';
                break;
            default:
                binStr[length++] = '1';
                temp = (temp >> SHIFT_AMOUNT) - BASE;
                break;
        }
        temp >>= SHIFT_AMOUNT;
    }
    return binStr;
}
    
   

总结

C语言和C++提供了丰富的工具来处理数字与字符串之间的转换。理解和掌握这些函数对日常编程非常有帮助。在实际开发中，根据具体需求选择合适的转换方式，以确保程序的正确性和效率。