Сортировка вектора structs [duplicate]

    // sort algorithm example
    #include <iostream>     // std::cout
    #include <algorithm>    // std::sort
    #include <vector>       // std::vector
    using namespace std;
    int main () {
        char myints[] = {'F','C','E','G','A','H','B','D'};
        vector<char> myvector (myints, myints+8);               // 32 71 12 45 26 80 53 33
        // using default comparison (operator <):
        sort (myvector.begin(), myvector.end());           //(12 32 45 71)26 80 53 33
        // print out content:
        cout << "myvector contains:";
        for (int i=0; i!=8; i++)
            cout << ' ' <<myvector[i];
        cout << '\n';
        system("PAUSE");
    return 0;
    }

Мне было любопытно, есть ли какое-либо измеримое влияние на производительность между различными способами вызова std :: sort, поэтому я создал этот простой тест:

$ cat sort.cpp
#include<algorithm>
#include<iostream>
#include<vector>
#include<chrono>

#define COMPILER_BARRIER() asm volatile("" ::: "memory");

typedef unsigned long int ulint;

using namespace std;

struct S {
  int x;
  int y;
};

#define BODY { return s1.x*s2.y < s2.x*s1.y; }

bool operator<( const S& s1, const S& s2 ) BODY
bool Sgreater_func( const S& s1, const S& s2 ) BODY

struct Sgreater {
  bool operator()( const S& s1, const S& s2 ) const BODY
};

void sort_by_operator(vector<S> & v){
  sort(v.begin(), v.end());
}

void sort_by_lambda(vector<S> & v){
  sort(v.begin(), v.end(), []( const S& s1, const S& s2 ) BODY );
}

void sort_by_functor(vector<S> &v){
  sort(v.begin(), v.end(), Sgreater());
}

void sort_by_function(vector<S> &v){
  sort(v.begin(), v.end(), &Sgreater_func);
}

const int N = 10000000;
vector<S> random_vector;

ulint run(void foo(vector<S> &v)){
  vector<S> tmp(random_vector);
  foo(tmp);
  ulint checksum = 0;
  for(int i=0;i<tmp.size();++i){
     checksum += i *tmp[i].x ^ tmp[i].y;
  }
  return checksum;
}

void measure(void foo(vector<S> & v)){

ulint check_sum = 0;

  // warm up
  const int WARMUP_ROUNDS = 3;
  const int TEST_ROUNDS = 10;

  for(int t=WARMUP_ROUNDS;t--;){
    COMPILER_BARRIER();
    check_sum += run(foo);
    COMPILER_BARRIER();
  }

  for(int t=TEST_ROUNDS;t--;){
    COMPILER_BARRIER();
    auto start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    COMPILER_BARRIER();
    check_sum += run(foo);
    COMPILER_BARRIER();
    auto end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    COMPILER_BARRIER();
    auto duration_ns = std::chrono::duration_cast<std::chrono::duration<double>>(end - start).count();

    cout << "Took " << duration_ns << "s to complete round" << endl;
  }

  cout << "Checksum: " << check_sum << endl;
}

#define M(x) \
  cout << "Measure " #x " on " << N << " items:" << endl;\
  measure(x);

int main(){
  random_vector.reserve(N);

  for(int i=0;i<N;++i){
    random_vector.push_back(S{rand(), rand()});
  }

  M(sort_by_operator);
  M(sort_by_lambda);
  M(sort_by_functor);
  M(sort_by_function);
  return 0;
}

Что он делает создает случайный вектор, а затем измеряет, сколько времени требуется для его копирования и сортировки его копии (и вычислить некоторую контрольную сумму, чтобы избежать слишком сильного удаления мертвого кода).

Я компилировал с g ++ (GCC ) 7.2.1 20170829 (Red Hat 7.2.1-1)

$ g++ -O2 -o sort sort.cpp && ./sort

Вот результаты:

Measure sort_by_operator on 10000000 items:
Took 0.994285s to complete round
Took 0.990162s to complete round
Took 0.992103s to complete round
Took 0.989638s to complete round
Took 0.98105s to complete round
Took 0.991913s to complete round
Took 0.992176s to complete round
Took 0.981706s to complete round
Took 0.99021s to complete round
Took 0.988841s to complete round
Checksum: 18446656212269526361
Measure sort_by_lambda on 10000000 items:
Took 0.974274s to complete round
Took 0.97298s to complete round
Took 0.964506s to complete round
Took 0.96899s to complete round
Took 0.965773s to complete round
Took 0.96457s to complete round
Took 0.974286s to complete round
Took 0.975524s to complete round
Took 0.966238s to complete round
Took 0.964676s to complete round
Checksum: 18446656212269526361
Measure sort_by_functor on 10000000 items:
Took 0.964359s to complete round
Took 0.979619s to complete round
Took 0.974027s to complete round
Took 0.964671s to complete round
Took 0.964764s to complete round
Took 0.966491s to complete round
Took 0.964706s to complete round
Took 0.965115s to complete round
Took 0.964352s to complete round
Took 0.968954s to complete round
Checksum: 18446656212269526361
Measure sort_by_function on 10000000 items:
Took 1.29942s to complete round
Took 1.3029s to complete round
Took 1.29931s to complete round
Took 1.29946s to complete round
Took 1.29837s to complete round
Took 1.30132s to complete round
Took 1.3023s to complete round
Took 1.30997s to complete round
Took 1.30819s to complete round
Took 1.3003s to complete round
Checksum: 18446656212269526361

Похоже, что все параметры, кроме передатчика функции, очень аналогично, и передача указателя функции вызывает + 30% штраф.

Он также выглядит как оператор & lt; версия на ~ 1% медленнее (я повторял тест несколько раз, и эффект сохраняется), что немного странно, так как предполагает, что сгенерированный код отличается (мне не хватает навыков для анализа --save-temps output).

В вашем классе вы можете перегрузить символ "& lt;" оператора.

class MyClass
{
  bool operator <(const MyClass& rhs)
  {
    return this->key < rhs.key;
  }
}

Да, std::sort() с третьим параметром (функцией или объектом) было бы проще. Пример: http://www.cplusplus.com/reference/algorithm/sort/

Сортировка такого vector или любого другого применимого (изменяемого входного итератора) диапазона пользовательских объектов типа X может быть достигнута с использованием различных методов, особенно включая использование стандартных библиотечных алгоритмов, таких как

• sort ,
• stable_sort ,
• partial_sort или
• partial_sort_copy .

Поскольку большинство методов для получения относительного упорядочения элементов X уже были опубликованы, Я начну с некоторых заметок о «почему» и «когда» использовать различные подходы.

«Лучший» подход будет зависеть от разных факторов:

1. диапазон сортировки объектов X - обычная или редкая задача (будут ли эти диапазоны отсортированы в разных местах в программе или пользователями библиотеки)?
2. Требуется ли сортировка «естественная» (ожидаемая) или Есть ли несколько способов сравнить тип с самим собой?
3. Является ли производительность проблемой или должны ли диапазоны сортировки объектов X быть безупречными?

Если sor диапазоны ting X являются общей задачей, и ожидаемая сортировка должна ожидаться (т. X просто обертывает одно фундаментальное значение), тогда он, вероятно, перейдет на перегрузку operator<, поскольку он позволяет сортировать без каких-либо fuzz (например, правильно передавать соответствующие компараторы) и многократно дает ожидаемые результаты.

Если сортировка общая задача или может потребоваться в разных контекстах, но есть несколько критериев, которые можно использовать для сортировки объектов X, я бы пошел на функторы (перегруженные функции operator() пользовательских классов) или указатели на функции (то есть один функтор / функция для лексического упорядочения и еще один для естественного упорядочения).

Если диапазоны сортировки типа X являются необычными или маловероятными в других контекстах, я стараюсь использовать лямбда вместо того, чтобы загромождать любое пространство имен с большим количеством функций или типы.

Это особенно верно, если сортировка не является «понятной» или «естественной». Вы можете легко получить логику заказа, глядя на лямбду, которая применяется на месте, тогда как operator< - это противостояние с первого взгляда, и вам нужно будет найти определение, чтобы знать, какая логика упорядочения будет применена.

Обратите внимание, однако, что одно определение operator< является единственной точкой отказа, тогда как несколько lambas являются множественными точками отказа и требуют большей осторожности.

Если определение operator< isn 't, если сортировка выполнена / шаблон сортировки скомпилирован, компилятору может быть предложено вызвать вызов функции при сравнении объектов, вместо того, чтобы встраивать логику упорядочения, которая может быть серьезным недостатком (по крайней мере, когда оптимизация / код времени ссылки генерация не применяется).

Способы достижения сопоставимости class X для использования стандартных алгоритмов сортировки библиотек

Пусть std::vector<X> vec_X; и std::vector<Y> vec_Y;

] 1. Перегрузка T::operator<(T) или operator<(T, T) и использование стандартных шаблонов библиотек, которые не ожидают функции сравнения.

Любой элемент перегрузки operator<:

struct X {
  int i{}; 
  bool operator<(X const &r) const { return i < r.i; } 
};
// ...
std::sort(vec_X.begin(), vec_X.end());

или free operator< :

struct Y {
  int j{}; 
};
bool operator<(Y const &l, Y const &r) { return l.j < r.j; }
// ...
std::sort(vec_Y.begin(), vec_Y.end());

2. Использовать указатель функции с пользовательской функцией сравнения в качестве параметра функции сортировки.

struct X {
  int i{};  
};
bool X_less(X const &l, X const &r) { return l.i < r.i; }
// ...
std::sort(vec_X.begin(), vec_X.end(), &X_less);

3. Создайте перегрузку bool operator()(T, T) для настраиваемого типа, который может быть передан как функтор сравнения.

struct X {
  int i{};  
  int j{};
};
struct less_X_i
{
    bool operator()(X const &l, X const &r) const { return l.i < r.i; }
};
struct less_X_j
{
    bool operator()(X const &l, X const &r) const { return l.j < r.j; }
};
// sort by i
std::sort(vec_X.begin(), vec_X.end(), less_X_i{});
// or sort by j
std::sort(vec_X.begin(), vec_X.end(), less_X_j{});

Эти определения объектов функций могут быть написаны немного более общие с использованием C ++ 11 и шаблонов:

struct less_i
{ 
    template<class T, class U>
    bool operator()(T&& l, U&& r) const { return std::forward<T>(l).i < std::forward<U>(r).i; }
};

, который можно использовать для сортировки любого типа с элементом i, поддерживающим <.

4. Передайте закрытие анонима (лямбда) в качестве параметра сравнения к функциям сортировки.

struct X {
  int i{}, j{};
};
std::sort(vec_X.begin(), vec_X.end(), [](X const &l, X const &r) { return l.i < r.i; });

В тех случаях, когда C ++ 14 допускает еще более общее лямбда-выражение:

std::sort(a.begin(), a.end(), [](auto && l, auto && r) { return l.i < r.i; });

, которое может быть обернуто в макрос

#define COMPARATOR(code) [](auto && l, auto && r) -> bool { return code ; }

, что делает обычное создание компаратора совершенно гладким:

// sort by i
std::sort(v.begin(), v.end(), COMPARATOR(l.i < r.i));
// sort by j
std::sort(v.begin(), v.end(), COMPARATOR(l.j < r.j));