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c++ - 是什么导致 std::sort() 访问超出范围的地址

coder 2024-01-31 原文

我明白要使用std::sort()，比较函数必须严格弱序，否则会因为访问地址越界而崩溃。 ( 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() 会访问越界地址？它试图比较什么？

我还想知道 STL 中是否还有其他我应该注意的陷阱。

最佳答案

首先是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，我假设您有兴趣了解如果比较器不好，哪种类型的实现最终可能会越界访问。 实现是否应该在访问元素之前首先检查边界？即在调用比较器之前

答案是性能，这只是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建立在快速排序的一个变体之上，它会在不同的排序算法(如合并排序)上退化，以避免快速排序最坏情况下的性能。

快速排序的实现选择一个主元，然后围绕该主元对输入进行分区，然后独立地对两侧进行排序。枢轴的选择有不同的策略，但一个常见的策略是三个中值:算法获取第一个、最后一个和中间元素的值，选择三个中的中值并将其用作枢轴值。

概念上分区从左边开始，直到找到一个不小于枢轴的元素，然后从右边开始，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。从左边开始查找要交换的元素的循环如下所示:

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

虽然一般情况下分区不能假设主元的值在范围内，但快速排序知道它在范围内，毕竟它从范围内的元素中选择了主元。在这种情况下，一个常见的优化是将中位数的值交换到循环的最后一个元素中。这保证了 value(pos) < pivot将在之前 为真 pos == end (最坏的情况:pos == end - 1)。这里的含义是我们可以放弃对范围末尾的检查，我们可以使用 unchecked_partition。 (选择您选择的名称)具有更简单更快的条件:

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

一切都很好，除了<拼写为comparator(value(pos), pivot) .现在如果comparator实现不正确，您最终可能会得到 comparator(pivot,pivot) == true并且光标将超出范围。

请注意，这只是优化算法的一个示例，可以删除边界检查以提高性能:假设顺序有效，不可能在上述循环中快速排序时走出数组将枢轴设置为调用此修改后的分区之前的最后一个元素。

回到问题:

Should the implementation not check the bounds before accessing the elements in the first place? i.e. before calling the comparator

不，如果它通过证明它不会走出数组来移除边界检查，则不会，但该证明是建立在比较器有效的前提下的。

关于c++ - 是什么导致 std::sort() 访问超出范围的地址，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/24048022/

amp43code枢轴sectionc++sortingstlstrict-weak-ordering

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