C++ qsort 是否曾经将元素与自身进行比较？

Question

我需要使用 qsort 对数组进行稳定排序。为了保证结果稳定，我在比较函数中增加了一个条件：

int compare(const void *p1, const void *p2)
{
    if(*(const Data*)p1 < *(const Data*)p2)
        return -1;
    if(*(const Data*)p2 < *(const Data*)p1)
        return 1;
    else
        return p1<p2 ? -1 : 1;
}

如果 qsort 从不调用 compare(p,p)，这将起作用。否则我需要使用更复杂的条件。问题是，qsort 是否曾经使用重复指针调用 compare()，还是总是比较不同的指针？

更新：

我用 Ideone C++ 编译器检查了这个：https://ideone.com/l026kM

对于 cmets 中的小示例 { 8, 8, 1, 1 }，提供的 qsort() 实现不会更改指针的顺序，也不会为同一元素调用 compare。这似乎是合理的，因为每次反向交换都会影响性能，因为它需要稍后再交换回来。我将使用随机生成的数组和不同的编译器对此进行测试。

更新：

在 Ideone 上针对 100000 个随机数组进行测试，其中重复键的份额至少为 80%。结果是 100% 稳定的排序数组。这是链接：https://ideone.com/KOYbgJ

VC++Express 2008 编译器失败 稳定排序，因为指针的顺序改变了。这基本上说明了 VC++ 实现与 GCC 实现的不同之处在于它不保持指针顺序。

Answer 1

任何没有明确禁止的事情都是隐式允许的；特别是，我记得调试版本中的 VC++ 在实际执行std::sort 之前明确测试了相同元素上的比较器（以及其他健全性测试）。不知道qsort是不是也这样，不过是允许的。

但最重要的是，您的比较器违反了qsort 规定的要求；特别是：

当相同的对象（由size 字节组成，无论它们在数组中的当前位置如何）多次传递给比较函数时，结果应相互一致。也就是说，对于qsort，它们应在数组上定义一个总排序，对于bsearch，相同的对象应始终以相同的方式与键进行比较。

（C99，§7.20.5 ¶4，强调）

最后，正如 Daniel Langr 所述，即使采用“宽容”的实施方式，也不一定能实现您所追求的目标。

也就是说：扔掉这些杂物，使用真正稳定的排序算法，库已经提供了它（std::stable_sort）。

---

此外，由于 qsort 避免了赋值运算符，这件事的重点似乎是比 std::stable_sort 和 std::sort 更快地排序：

顺便说一句，qsort 对于便宜的比较器通常比std::sort 慢，因为它需要对每个比较进行间接调用，而在std::sort 中，仿函数被内联。 并且复制通常也更慢，因为std::sort 必须使用memcpy（必须调用它，然后在运行时确定大小并相应地复制），而内联赋值被内联（同样，它更便宜如果您的元素很小，否则几乎相同，因为普通可分配类型的合成分配/副本通常归结为memcpy

(chat link)

Answer 2

如果 qsort 从不调用 compare(p,p)，这将起作用。

不，这不能保证快速排序的稳定性。如果有就更好了:)

---

考虑 (8,8,1,1) 相对于枢轴 5 的分区。首先，将外部 8 与外部 1 交换，然后将内部 8 与内部 1 交换。之后 1 和 8 的顺序都发生了变化在没有比较具有相同键的元素的情况下进行分区。

---

可以更明确地写成如下：

partition(8_left, 8_right, 1_left, 1_right) -> (1_right, 1_left, 8_right, 8_left)