qsort 中的比较功能如何工作？

Question

我在网上找到了这个示例代码，它解释了qsort 函数的工作原理。我无法理解比较函数返回的内容。

#include "stdlib.h"

int values[] = { 88, 56, 100, 2, 25 };

int cmpfunc (const void * a, const void * b) //what is it returning?
{
   return ( *(int*)a - *(int*)b ); //What is a and b?
}


int main(int argc, _TCHAR* argv[])
{

   int n;

   printf("Before sorting the list is: \n");
   for( n = 0 ; n < 5; n++ ) {
      printf("%d ", values[n]);
   }

   qsort(values, 5, sizeof(int), cmpfunc);

   printf("\nAfter sorting the list is: \n");
   for( n = 0 ; n < 5; n++ ) {
      printf("%d ", values[n]);
   }
    return 0;
}

Answer 1

int cmpfunc (const void * a, const void * b) //what is it returning?
{
   return ( *(int*)a - *(int*)b ); //What is a and b?
}

相当于：

int cmpfunc (const void * a, const void * b) //what is it returning?
{
   // qsort() passes in `void*` types because it can't know the actual types being sorted
   // convert those pointers to pointers to int and deref them to get the actual int values

   int val1 = *(int*)a;
   int val2 = *(int*)b;

   // qsort() expects the comparison function to return:
   // 
   //    a negative result if val1 < val2
   //    0 if val1 == val2
   //    a positive result if val1 > val2

   return ( val1 - val2 ); 
}

Answer 2

qsort 的文档中明确说明了 a 和 b 是什么：它们是指向必须比较的数组元素的指针。

这种情况下的比较函数知道数组元素的类型为int。因此，它将void * 指针转换为int * 类型，并通过从第一个减去第二个值对指向的int 值执行三态比较。

它适用于您的一组值，但在一般情况下，使用减法进行三态比较是一种不好的编程习惯，因为它容易溢出。此外，示例代码中的函数不必要地丢弃了指向值的常量。

更好的选择是

int cmpfunc(const void *a, const void *b)
{
   const int *A = a, *B = b;
   return (*A > *B) - (*A < *B);
}

Answer 3

当排序算法需要找出两个元素中的哪一个应该放在另一个之前时，它会调用比较函数并传递指向这两个元素的指针。由于您正在对 int 值进行排序，因此指针实际上是指向 int 的指针，但签名必须采用 void* 以便它可以与任何数据类型一起使用。因此，为了获得实际的元素值，必须将a 强制转换为int*，然后取消引用——因此，*(int*)a。如果将a 放在b 之前，则该函数必须返回一个负值，如果将b 放在a 之前，则该函数必须返回一个正值，或者如果哪个放在第一个都无关紧要则返回零（哪个通常是元素相等时的情况）。在这种特殊情况下，由于我们处理的是数字，如果我们希望最大的数字先出现，只需从 a 的值中减去 b 的值就足够了。

Answer 4

来自http://en.cppreference.com/w/cpp/algorithm/qsort

如果第一个参数小于第二个参数，cmp 函数返回一个负整数值， 如果第一个参数大于第二个参数，则为正整数值；如果参数相等，则为 0。

该函数采用void 指针，因此qsort 函数可用于任何数据类型。但是在 cmp 函数中，您必须将指针显式转换为实际数据类型。

Answer 5

a 和 b 被作为整数进行比较 - 它们必须作为 void * 传入，但然后在最终被尊重之前转换为 int *。至于返回值，可以是正数、负数或零，所有这些都会在排序函数中考虑。

Answer 6

qsort 将给它需要比较的每一对与 cmpfunc 并使用它的返回值来查看哪个更大，然后对数组进行相应的排序。

基本上，如果比较函数返回肯定结果，这意味着第一个参数大于第二个参数。同样，如果返回负数，则第二个参数更大。

在示例中，我们要对整数进行排序。因此，当我们比较给定数组的两个元素时，我们需要确定哪个更大。为了比较它们，一个简单的减法运算就足够了，因为当 a 更大时结果为正，如果 a 和 b 相等则结果为 0，如果 b 更大则结果为负。