Std:: sort не всегда вызывает std:: swap

Ответ 1

Для небольших диапазонов реализации std::sort в GCC stdlibС++ (и другие стандартные реализации библиотек) повторяется для сортировки вставки по причинам производительности (быстрее, чем quicksort/introsort на небольших диапазонах).

Реализация сортировки вставки GCCs в свою очередь не заменяет std::swap - вместо этого она перемещает целые диапазоны значений за раз, вместо того, чтобы менять их по отдельности, что потенциально позволяет сэкономить производительность. Соответствующая часть здесь (bits/stl_algo.h:2187, GCC 4.7.2):

typename iterator_traits<_RandomAccessIterator>::value_type
  __val = _GLIBCXX_MOVE(*__i);
_GLIBCXX_MOVE_BACKWARD3(__first, __i, __i + 1);
*__first = _GLIBCXX_MOVE(__val);

_GLIBCXX_MOVE совпадает с std::move с С++ 11, а _GLIBCXX_MOVE_BACKWARD3 - std::move_backward - однако это происходит только в том случае, если __GXX_EXPERIMENTAL_CXX0X__; если нет, то эти операции прибегают к копированию вместо перемещения!

Что это значит, переместите значение в текущей позиции (__i) во временное хранилище, а затем переместите все предыдущие значения от __first до __i один вверх, а затем снова вставьте временное значение в __first. Таким образом, это выполняет n свопов в одной операции, вместо этого для перемещения n значений во временное местоположение:

  first           i
+---+---+---+---+---+---+
| b | c | d | e | a | f |
+---+---+---+---+---+---+
                  |
  <---------------+


  first           i
+---+---+---+---+---+---+
| --> b-> c-> d-> e-> f |
+---+---+---+---+---+---+


  first           i
+---+---+---+---+---+---+
| a | b | c | d | e | f |
+---+---+---+---+---+---+
  ^

Ответ 2

В зависимости от типа, обмен может быть дороже, чем переадресация (в С++ 98 простое назначение). Стандартная библиотека не имеет способа обнаружить эти случаи. По крайней мере, в С++ 11 решение понятно: реализуйте оператор присваивания move для всех классов, где вы реализуете swap.

Ответ 3

Я изменил код, чтобы быть более подробным. Сортировка для 20 элементов использует много свопов, использует конечную копию назначения. Сортировка для 4 элементов использует только назначение и копирование. Не знаю о спецификациях, но это может быть что-то еще.

#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <vector>

namespace my_space
{

struct A
{
    double  a;
    double* b;
    A()
        : a(0)
        , b(NULL)
    { }
    A(const A &rhs)
        : a(rhs.a)
        , b(rhs.b)
    {
        std::cerr << "copy" << std::endl;
    }
    A& operator=(A const &rhs)
    {
        if(this==&rhs)
                return *this;
        a = rhs.a;
        b = rhs.b;
        std::cerr << "=" << std::endl;
        return *this;
    }
    bool operator<(const A& rhs) const
    {
        return this->a < rhs.a;
    }
};

void swap(A& lhs, A& rhs)
{
    std::cerr << "My swap.\n";
    std::swap(lhs.a, rhs.a);
    std::swap(lhs.b, rhs.b);
}

} // namespace my_space

int main()
{
    const int n = 20;

        std::cerr << "=== TEST CASE: n = " << n << std::endl;
    std::cerr << "=== FILL ===" << std::endl;
    std::vector<my_space::A> vec(n);
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        vec[i].a = -i;
    }

    std::cerr << "=== PRINT ===" << std::endl;
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        std::cerr << vec[i].a << " ";
    }
    std::cerr << "\n";

    std::cerr << "=== SORT ===" << std::endl;
    std::sort(vec.begin(), vec.end());

    std::cerr << "=== PRINT ===" << std::endl;
    for (int i = 0; i < n; ++i) {
        std::cerr << vec[i].a << " ";
    }
    std::cerr << "\n";
}

Выходы

=== TEST CASE: n = 4
=== FILL ===
copy
copy
copy
copy
=== PRINT ===
0 -1 -2 -3
=== SORT ===
copy
=
=
copy
=
=
=
copy
=
=
=
=
=== PRINT ===
-3 -2 -1 0

и

=== TEST CASE: n = 20
=== FILL ===
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
copy
=== PRINT ===
0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -7 -8 -9 -10 -11 -12 -13 -14 -15 -16 -17 -18 -19
=== SORT ===
copy
My swap.
My swap.
My swap.
My swap.
My swap.
My swap.
My swap.
My swap.
My swap.
My swap.
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
copy
=
copy
=
copy
=
copy
=
copy
=
=== PRINT ===
-19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0