qsort比较字母顺序的字符串

Question

我正在使用stdlib.h库随附的qsort()对字符串结构数组进行排序。

它本质上是一个字符串数组，但是具有包含该数组的结构。

例如：

typedef struct node {
  char name[MAX_SIZE + 1];
} Node;

然后，包含名称的节点数组将是：

Node nodes_list[MAX_SIZE + 1];

我的问题是，我想对nodes_list进行排序，以便在打印以下内容时：

for (i = 0; i < size; i++) {
   printf("%s\n", nodes_list[i].name);
}

它按字母顺序打印所有名称。

我想使用qsort对列表进行排序，而我的比较器功能是这样的：

int compare(const void *a, const void *b) {
  const char **ia = (const char **)a;
  const char **ib = (const char **)b;
  return strcmp(*ia, *ib);
}

当我用qsort运行函数时：

qsort(nodes_list, size, sizeof(Node), compare);

我遇到了分段错误（核心已转储）。

我知道使用此代码段会遇到分段错误，因为没有它，我可以很好地打印名称列表。 当然没有排序。

有人可以帮忙吗？

Answer 1

您的比较函数对于您的数组格式是错误的。

这是一个简单的清单，使用qsort时您可以遵循该清单来确定类型和大小：

1. qsort的第三个参数应该是sizeof *x ，其中x是第一个参数。
2. qsort函数中的第一件事应该是通过复制函数的参数初始化的一对指针的声明。 不应有演员表。 不需要从void *进行强制转换。
3. 您可能会因为const而需要进行const ，但是如果这样做，是因为您将const放在错误的位置。 要成功分配const void *而不进行强制转换，目标类型应在const关键字之后恰好带有* 。 const char *和char const *是可以的（并且彼此等效）； const char *const *也可以（和不同）； const char **是错误的。 如果你不能把一个const的前* ，因为你没有一个* ，因为你Typedef的指针类型， 这就是为什么你不应该这样做。
4. 除了const ，在比较函数开始时声明的指针类型应与qsort的第一个参数的类型完全相同，如果将“数组衰减到指针”规则应用到qsort是数组的名称。

在您的情况下，qsort的第一个参数是nodes_List ，它是Node的数组，因此应用衰减指针规则，您将获得Node * ，然后添加一个const ，您将获得：

const Node *a_node = a;
const Node *b_node = b;

现在，您有一对不错的正确键入的指针，您只需以明显的方式比较它们：

return strcmp(a_node->name, b_node->name);

为了解释规则4为何起作用，您必须仔细查看内存布局。 假设MAX_SIZE为15，那么MAX_SIZE + 1是一个不错的第16轮，您的Node类型包含一个16字节的char数组，而您的nodes_list包含16个nodes_list ，总共16 * 16 = 256字节。 假设nodes_list位于内存地址0x1000。 那么布局是：

+---------------+---------------+               +---------------+
| nodes_list[0] | nodes_list[1] |...............| nodes_list[15]|
+---------------+---------------+               +---------------+
^               ^                               ^               ^
0x1000          0x1010                          0x10f0          0x1100

地址0x1000到0x10ff实际上是对象的一部分。 0x1100是后沿-末尾一个字节。

进一步假设该数组是半满的（ size为8），并用以下8个字符串填充：

Hotel Foxtrot Echo Charlie Golf Delta Bravo Alpha 

并将未使用的部分填充为0。 该对象由这256个字节组成（出于说明目的，我添加了空格和换行符）

H  o  t  e  l \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
F  o  x  t  r  o  t \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
E  c  h  o \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
C  h  a  r  l  i  e \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
G  o  l  f \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
D  e  l  t  a \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
B  r  a  v  o \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
A  l  p  h  a \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0 \0
... 128 more \0's

现在，向qsort传递此内存块的起始地址（第一个arg， nodes_list ，0x1000），外加2条有关其内部结构的信息：元素数量（第二个arg， size 8）和元素数量（第三个） arg， sizeof Node ，16）。 有了这些信息，就知道该数组的元素位于地址0x1000、0x1010、0x1020，... 0x1070。 它选择一对-选择哪种对取决于它使用的排序算法-为了简单起见，这是一个愚蠢的冒泡排序，它从比较前两个元素开始。

qsort使用元素的地址0x1000和0x1010调用比较函数。 它不知道它们的类型，但是知道它们的大小。 每个是一个占用16个字节的数组元素。

您的比较函数接收a=0x1000和b=0x1010 。 它们是指向16字节对象的指针-具体来说，它们每个都指向struct Node 。 如果您做错了事，并将其转换为char ** ，会发生什么？ 好吧，您将获得一个值为0x1000的char ** ，并且必须取消引用该char **才能将char *传递给strcmp ，因此您进行了这种取消引用，并最终加载了字节'H', 'o', 't', 'e'作为指针值（假设您的指针长4个字节）。 在以ASCII作为字符集的big-endian计算机上，这是指向内存地址0x486f7465的指针，您将该地址传递给strcmp 。 strcmp崩溃。 尝试使用struct Node **的结果基本相同。

要知道的另一件好事是qsort在数组的重新排序中如何使用成员大小信息。 第三个参数不仅是比较所作用的对象的大小，而且还是对数组重新排序时作为一个单元移动的对象的大小。 在您的比较函数返回1（strcmp（“ Hotel”，“ Foxtrot”））之后，我们假设的qsort冒泡排序实现将交换0x1000和0x1010的对象，以将它们按正确的顺序放置。 它将通过一系列3个memcpy（每个16字节）来完成此操作。 它必须移动所有多余的\\0 ，因为它不知道它们是无用的。 那些16字节的对象对qsort是不透明的。 当您的主数组中的对象非常大时，这可能是考虑构建辅助指针数组并对其进行qsort而不是主数组的原因。