字符串转浮点数函数atof、strtod、strtof和strtold详解

// atof：无错误反馈，返回double
double atof(const char *nptr);

// strtod：支持endptr和base（base=0时自动识别十进制/八进制/十六进制）
double strtod(const char *restrict nptr, char **restrict endptr);

// strtof：单精度版strtod
float strtof(const char *restrict nptr, char **restrict endptr);

// strtold：扩展精度版strtod
long double strtold(const char *restrict nptr, char **restrict endptr);

FUNCTION strtod(nptr, endptr):
    // 步骤1：跳过前导空白字符（空格、制表符、换行符）
    WHILE *nptr IS 空白字符:
        nptr += 1
    
    // 步骤2：处理正负号
    sign = 1.0
    IF *nptr IS '+' OR '-':
        sign = (*nptr == '+') ? 1.0 : -1.0
        nptr += 1
    
    // 步骤3：转换整数部分
    integer_part = 0.0
    WHILE *nptr IS 数字:
        integer_part = integer_part * 10 + (*nptr - '0')
        nptr += 1
    
    // 步骤4：转换小数部分
    fractional_part = 0.0
    decimal_places = 0
    IF *nptr IS '.':
        nptr += 1
        WHILE *nptr IS 数字:
            fractional_part = fractional_part * 10 + (*nptr - '0')
            decimal_places += 1
            nptr += 1
    
    // 步骤5：转换指数部分（e/E）
    exponent = 0
    IF *nptr IS 'e' OR 'E':
        nptr += 1
        // 处理指数正负号
        exp_sign = 1
        IF *nptr IS '+' OR '-':
            exp_sign = (*nptr == '+') ? 1 : -1
            nptr += 1
        // 转换指数数值
        WHILE *nptr IS 数字:
            exponent = exponent * 10 + (*nptr - '0')
            nptr += 1
        exponent *= exp_sign
    
    // 步骤6：计算最终结果
    result = (integer_part + fractional_part / 10^decimal_places) * 10^exponent * sign
    
    // 步骤7：设置endptr（若不为NULL）
    IF endptr IS NOT NULL:
        *endptr = (char*)nptr
    
    // 步骤8：校验溢出/下溢
    IF result > 最大可表示值:
        errno = ERANGE
        RETURN HUGE_VAL * sign
    ELSE IF result < 最小可表示值:
        errno = ERANGE
        RETURN 最小正数 * sign
    ELSE:
        RETURN result

// atof本质是strtod的简化封装，伪代码如下：
FUNCTION atof(nptr):
    RETURN strtod(nptr, NULL)  // 忽略endptr，不反馈错误

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    char log[] = "timestamp: 1623456789.123";
    double ts = atof(log + 11);  // 跳过"timestamp: "
    printf("时间戳：%.3f\n", ts);  // 输出：1623456789.123
    return 0;
}

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>

int main() {
    char config[] = "timeout=3.5s";
    char *end;
    errno = 0;  // 重置错误码
    double timeout = strtod(config + 8, &end);
    
    // 错误判断：转换失败/存在非数字字符/溢出
    if (end == config + 8 || *end != 's' || errno == ERANGE) {
        printf("配置参数错误\n");
        return 1;
    }
    printf("超时时间：%.1fs\n", timeout);  // 输出：3.5s
    return 0;
}

#include <stdlib.h>
#include "stm32f10x.h"

int main() {
    char sensor_data[] = "25.6";
    float temp = strtof(sensor_data, NULL);  // 占用4字节内存
    printf("温度：%.1f℃\n", temp);  // 输出：25.6℃
    return 0;
}

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

int main() {
    char satellite_data[] = "123456789.123456789";
    long double value = strtold(satellite_data, NULL);
    printf("卫星数据：%.9Lf\n", value);  // 精确输出9位小数
    return 0;
}

// 正确判断逻辑
if (endptr == nptr) {  // 未转换任何字符
    printf("转换失败\n");
} else if (*endptr != '\0') {  // 存在未转换的非数字字符
    printf("字符串包含无效字符：%s\n", endptr);
} else if (errno == ERANGE) {  // 溢出/下溢
    printf("数值超出范围\n");
}

#include <locale.h>
setlocale(LC_NUMERIC, "C");  // 确保使用标准数字格式

char s[] = "123.45abc";
char *end;
strtod(s, &end);
if (*end != '\0') {
    printf("存在无效字符：%s\n", end);  // 输出"abc"
}

double val = strtod(nptr, &end);
if (end == nptr) {
    // 转换失败
} else {
    // 转换成功，val=0.0是真实数值
}