qsort_b 和 qsort

Posted 2023-02-18

【中文标题】qsort_b 和 qsort

【英文标题】：qsort_b and qsort

【发布时间】：2012-12-04 07:30:44

【问题描述】：

在 Mac 上用 C++ 编写一个演示不同排序算法的程序。我找到了两个快速排序实现，qsort 和 qsort_b。

第一个当然是老式的、随处可见的 qsort。但是有 qsort_b，它接受一个块而不是一个函数。这是我的代码：

#include <cstdlib>
#include <cstdio>
#include <iostream>
#include <cstdio>
#include <ctime>

#define DATA 1000000

using namespace std;

int compare(const void* a, const void* b)

    return *(int*)a - *(int*)b;


int main(int argc, char *argv[])

    int* array = new int[DATA];

    srand(time(0));

    for ( int i = 0 ; i < DATA ; ++ i )
    
        array[i] = rand() % 2147483647;
    

    clock_t begin = clock();

    qsort(array, DATA, sizeof(array[0]), compare);
    //qsort_b(array, DATA, sizeof(array[0]), ^(const void* a, const void* b)  return *(int*)a - *(int*)b; );

    clock_t end = clock();

    cout << "Time it takes to sort " << DATA << " integers with quicksort: " << end - begin;

在这里我看到了很大的速度差异，是什么导致了所有这些差异。据我了解，块用于并行处理，在这种情况下不会比函数快。没有什么可以并行处理的，是吗？

编辑：heapsort_b()、mergesort_b() 和 qsort_b() 例程就像没有 _b 后缀的相应例程一样，期望比较回调是块指针而不是函数指针。 (FROM BSD MAN PAGE)

编辑：速度差异。 DATA 为 1000000，qsort 在 146832 ns 内完成，qsort_b 在 127391 ns 内完成。考虑到它快 10% 左右，这是一个相对较大的差异。

编辑：我已经编辑了代码，使其可以拥有更大的整数数组。我个人最大的测试结果是 100000000 个整数，28136278 (28s) vs. 23870078 (24s)。这对我来说差别很大。

【问题讨论】：

您能否详细说明“速度差异大”

@KarthikT 我不确定测量单位，但我认为它是纳秒。 qsort 是 146832，qsort_b 是 127391。DATA 是 1000000。

我已经用更大的数据（100000000 个整数）对其进行了测试。这是 28136278 (28s) 与 23870078 (24s)。这对我来说有很大的不同。

似乎是non-standard function，因为这是我能找到的关于这个“qsort_b”的唯一提及。

@Rapptz 你是对的，它是非标准的，它只出现在我的 Mac 上。我可以在我提供的链接中的 BSD 手册中找到它的参考。

【参考方案1】：

Objective-C Block 是另一种动物。它可能看起来像MACRO（编译前替换）和inline functions（告诉编译器“尽你所能消除函数调用开销”），但整体结构与这些结构有很大不同.

块是一个对象，此外，一个堆栈对象。唯一允许在堆栈中创建的对象（至少没有一些技巧）。

当在堆栈中创建Block 对象时，编译器添加所有局部变量、块变量、它引用的读/写变量的地址以及指向块可执行代码的指针。因此，即使在开始执行之前，一切都已准备好进行计算，无需任何堆栈操作。

所以，这不是优化问题，而是Block 的属性。它没有堆栈变量的PUSH和POP的任何函数调用开销。

作为对您的问题的回答，qsort() 和 qsort_b() 没有任何算法差异，而是详细的结构，block vs function。

【参考方案2】：

对我来说看起来像是优化差异。使用 qsort_b，编译器可能会内联比较，而使用 qsort 则不会。区别在于每次比较的函数调用开销。

【讨论】：

你一定是对的。如果我错了，请纠正我，在这种特殊情况下，块就像内联函数。并且内联函数被认为比函数更快。 (***.com/questions/4016061/…)

@ShaneHsu 除了我刚才从en.wikipedia.org/wiki/Blocks_(C_language_extension) 读到的内容之外，我对这些“块”一无所知，因此无法评论编译器为它们生成的代码类型。如果您想真正了解发生了什么，请添加编译器命令行开关以生成两种情况的 asm 源文件（而不是目标文件）并进行比较。另一个实验可能是在关闭优化的情况下尝试这两个版本，然后将其调到最大，看看它如何影响相对性能。

稍后会做这个实验。谢谢！

如果qsort_b 是以编译形式存在于系统中的库函数，我看不出它如何内联对块的调用。也许qsort_b 只是使用了更好的排序算法，或者块有更有效的调用约定？