Question

void qsort (void *a, size_t n, size_t es, int (*compare)(const void *, const void *)

其中a是数组地址的开头，n是sizeof数组，es是sizeof数组元素。

我在C中读到了qsort的源代码，我无法理解。代码如下。

#define SWAPINT(a,es) swaptype = ((char*)a- (char*)0 % sizeof(long) || \
        es % sizeof(long) ? 2: es == sizeof(long)? 0 : 1

我通过

来解释这个宏

if(((char*)a- (char*)0)% sizeof(long))==1 || es % sizeof(long)==1)
     swaptype = 2;
else if(es== sizeof(long))
     swaptype = 0;
else
     swaptype = 1;

但我不明白为什么要实现类型转换，（char *）a。

这条线的意义何在？

(char*)a- (char*)0)% sizeof(long)==1

Answer 1

无论您何时找到该代码，您都可能错误地复制了该代码。我在libutil from Canu中找到了一些非常相似的代码：

c.swaptype = ((char *)a - (char *)0) % sizeof(long) || \
  es % sizeof(long) ? 2 : es == sizeof(long)? 0 : 1;

从FreeBSD的libc中复制此代码可能是非法的（因为版权许可的条款被违反）：

//__FBSDID("$FreeBSD: src/lib/libc/stdlib/qsort.c,v 1.12 2002/09/10 02:04:49 wollman Exp $");

所以我猜你是从* BSD libc实现得到的。事实上，FreeBSD的快速排序实现包含the SWAPINIT macro（不是SWAPINT）：

#define SWAPINIT(TYPE, a, es) swaptype_ ## TYPE =       \
        ((char *)a - (char *)0) % sizeof(TYPE) ||       \
        es % sizeof(TYPE) ? 2 : es == sizeof(TYPE) ? 0 : 1;

解析后，您会发现上面的代码与

大致相同

condition_one   = ((char *)a - (char *)0) % sizeof(long);
condition_two   = es %  sizeof(long);
condition_three = es == sizeof(long);
c.swaptype = (condition_one || condition_two) ? 2 : condition_three ? 0 : 1;

请注意，condition_two作为条件，与<{1}}不是，而是es % sizeof(long) == 1。除此之外，你的翻译是正确的。

这些条件的意图似乎如下：

es % sizeof(long) != 0

condition_one

true为a - 已对齐。

long

condition_two

true为es。

long

condition_three

true为es。

结果，

long当你没有足够的保证关于要交换聪明的元素时，
swaptype == 2适用于具有沿swaptype == 1边界对齐的元素的数组（注意：但不一定对齐为 longs！）和
long适用于与之前描述匹配的数组，这些数组也包含swaptype == 0大小的元素。

在这种情况下有明确的类型转换，因为long的类型为a，for which type arithmetic is undefined。但是，请注意void*也未定义：

当减去两个指针时，两个指针都指向同一个数组对象的元素，或者指向数组对象的最后一个元素的元素;结果是两个数组元素的下标的差异。

（C11草案N1570，第6.5.6节，第93页和第94页第9条。）

它在C11中没有完全拼写出来，但是空指针不是((char *)a - (char *)0)指向的对象的同一个数组的一部分，因此违反了指针算术的基本规则，所以行为未定义。

Answer 2

宏试图用语言C来移植地检查对齐，这实际上不允许进行这样的测试。所以我们从指针中减去空指针以获得一个整数，然后取模数为long的大小。如果结果为零，则数据是长对齐的，我们可以访问多个长度。如果不是，我们可以尝试其他方案。

Answer 3

正如评论中所述，您提供的宏定义不会扩展为有效的C代码，因为它涉及计算(char*)0 % sizeof(long)，其中%的左侧操作数具有类型{{1} }。这不是整数类型，但char *的两个操作数都需要具有整数类型。

此外，宏的扩展具有不平衡的括号。这不是本身错误，但它使得宏使用起来很棘手。此外，即使运算符优先级产生合理的结果，使用括号和额外的空格也可以帮助人工解释代码，不会降低执行速度，并且可以忽略额外的编译成本。

所以，我认为所需的宏更像是这样：

我考虑将倒数第二行写为

#define SWAPINT(a,es) swaptype = (                                  \
    ((((char*)a - (char*)0) % sizeof(long)) || (es % sizeof(long))) \
        ? 2                                                         \
        : ((es == sizeof(long)) ? 0 : 1))                           \
)

降低表达式的复杂性，但其可理解性略有降低。无论如何，意图似乎是将: (es != sizeof(long))设置为：

swaptype如果2 不在a字节边界上对齐，其中n是n中的字节数1}}，或者如果long不是es大小的整数倍;否则
long如果1不等于es的大小;否则
long

与您的解释相似但不完全相同。但请注意，由于0，即使此代码也有未定义的行为。只有当两个指针指向同一个对象或刚好超过同一个对象的末尾时，评估该差异才会定义行为，并且(char*)a - (char*)0不会指向（仅）指向任何对象的结尾或者只是超出任何对象的结尾。

你具体问过：

但我不明白为什么要实现类型转换，（char *）a。

这是因为指针算术是根据指向类型定义的，所以（1），一致程序不能用(char *)0执行算术，（2）代码想要结果减法与void *运算符（字节）的结果具有相同的单位。

这条线的意义何在？
sizeof

该行未出现在您呈现的宏中，并且由于括号不平衡而不是完整的表达式。它似乎试图确定(char*)a- (char*)0)% sizeof(long)==1是否指向一个a字节边界，其中n如上所定义，但同样，评估指针差异具有未定义的行为。另请注意，对于整数n，在布尔上下文中计算的x与在同一上下文中计算的x % sizeof(long) == 1具有不同的含义。后者在你描述的背景下更有意义。

C qsort中此代码的含义是什么？

3 个答案: