Question

我理解使用std :: sort（）时，compare函数必须是严格的弱顺序，否则会因访问地址超出范围而崩溃。（https://gcc.gnu.org/ml/gcc-bugs/2013-12/msg00333.html）

但是，当比较函数不是严格的弱顺序时，为什么std :: sort（）访问越界地址？它想要比较什么？

我也想知道STL中是否还有其他陷阱需要注意。

Answer 1

首先，使用不符合要求的比较器调用算法是未定义的行为，任何事情都会发生......

但除此之外，我假设您有兴趣知道如果比较器不好，哪种类型的实现最终可能会超出范围。 在首先访问元素之前，实现是否应该检查边界？即在调用比较器之前

答案是绩效，这只是可能导致此类问题的可能因素之一。排序算法有不同的实现，但通常情况下，std::sort是建立在快速排序变体之上的，它会在不同的排序算法（例如mergesort）上退化，以避免快速排序最差情况下的性能。

快速排序的实现选择一个轴，然后围绕枢轴分割输入，然后对两侧进行独立排序。选择枢轴有不同的策略，但常见的是三个中间值：算法获取第一个，最后一个和中间元素的值，选择三个中值并将其用作枢轴值。

从概念上讲，分区从左侧走，直到找到一个不小于枢轴的元素，然后从右侧走，试图找到一个小于枢轴的元素。如果两个游标相遇，则分区完成。如果找到不合适的元素，则交换值，并且该过程在两个游标确定的范围内继续。从左边走到找到要交换的元素的循环看起来像：

while (pos < end && value(pos) < pivot) { ++pos; }

虽然通常分区不能假设pivot的值在范围内，但是quicksort 知道它是，毕竟它选择了范围内元素的枢轴。在这种情况下，常见的优化是将中值的值交换为循环的最后一个元素。这可以保证value(pos) < pivot在 pos == end之前为真（最差情况：pos == end - 1）。这里的含义是我们可以放弃检查范围的结束，我们可以使用unchecked_partition（选择您的名字），条件更简单：

while (/*pos < end &&*/ value(pos) < pivot) ++pos;

除了<拼写为comparator(value(pos), pivot)之外，一切都非常好。现在，如果comparator未正确实现，您最终可能会遇到comparator(pivot,pivot) == true并且光标将超出范围。

请注意，这只是算法优化的一个示例，它可以删除边界检查性能：假设有效顺序，如果快速排序，则不可能走出上述循环中的数组调用此修改后的分区之前，将数据透视设置为最后一个元素。

回到问题：

在首先访问元素之前，实现是否应该检查边界？即在调用比较器之前

不，如果它通过证明它不会走出数组而删除了边界检查，但是该证明建立在比较器有效的前提下。

Answer 2

std::sort确实要求给定的比较器建立严格的弱排序，否则排序实际上没有多大意义。

至于访问超出范围，您发布的链接是错误报告，即它不应该实际执行此操作。像任何其他软件一样的编译器可以并且将会有错误。正如亚当所指出的那样，这个特殊的错误报告被拒绝了，因为它不是一个真正的错误。

当您没有严格的弱排序时，究竟发生了什么并没有被标准定义，这样做是没有意义的，因此被标准排除在外。因此，省略未定义。 未定义表示任何事情都可能发生，甚至超出范围。

至于避免“陷阱”，只需要了解您使用的算法和功能的要求。对于C ++，我经常使用一个很好的参考站点：cppreference

the page of std::sort上的内容：

comp - 比较函数对象（即满足Compare要求的对象），如果第一个参数小于（即在之前排序）第二个参数，则返回true。

指向Compare

的说明链接

是什么原因导致std :: sort（）访问超出范围的地址

2 个答案: