测试std::sort 和std::qsort 的性能， 修改编译器栈大小

根据effective STL中Item 46 提到， C程序员很难接受C++的STL中std::sort（定义于头文件）竟然比C语言的std::qsort（定义与头文件中）快了670%。 最后Scot Meyer建议我们我们要使用C++的std::sort函数。 

我们知道qsort 实现的排序算法是快排， 但是std::sort 实现的排序算法并不知道， 有人说这得看是哪一个STL版本了。 std::sort的大部分实现的是quick sort(也是快排)， 或者是一个类似于插入排序的， 结合了快排， 堆排， 以及插入排序的混合算法。 总而言之，sort和qsort的算法复杂度是O（nlogn）。

但是， std::sort更快。 快的原因是运行的时候， sort函数使用inline的方式调用比较函数（comparision function）， 然而qsort使用的是指针的方式调用（即function pointer）comparison function。 Meyer称， sort通过使用comparing funcion object(即functor) 作为算法的参数， 使得排序的时间大大降低， 这是一个"abstraction bonus"。

为了体现个算法性能差别， 我们对size很大的数组（大小为10000000（一千万个随机数））排序。测试函数如下：

#include 
#include 
#include 

#include  // for rand() function
#include  //
#include 

const size_t LARGE_SIZE = 10000000;

// functor
struct rnd {
    int operator()() { // overloading ()
        return rand() % LARGE_SIZE; // rand() returns range between 0 and RAND_MAX
    }
};

int comp( const void* a, const void* b ) {
    return ( *( int* )a - *( int* )b ); // casting and then minus, return 0 if equals
}

int main() {
    int ary[LARGE_SIZE];
    int ary_copy[LARGE_SIZE];
    // generate random data
    std::generate( ary, ary + LARGE_SIZE, rnd() );
    std::copy( ary, ary + LARGE_SIZE, ary_copy );
    // get time
    std::time_t start0 = std::clock();
    // perform quick sort C using function pointer
    std::qsort( ary, LARGE_SIZE, sizeof( int ), comp );
    std::time_t end0 = std::clock();
    std::cout << "C quick-sort time elapsed: "
              << static_cast( end0 - start0 ) / CLOCKS_PER_SEC
              << "\n";
    // get time again
    std::time_t start1 = std::clock();
    // perform quick sort C++ using function object
    std::sort( ary_copy, ary_copy + LARGE_SIZE );
    std::time_t end1 = std::clock();
    std::cout << "C++ quick-sort time elapsed: "
    << static_cast( end1 - start1 ) / CLOCKS_PER_SEC << "\n";
}

为了运行该程序， 需要注意一下几点。 NOTE：

（1）由于数组为一千万个int， 占用的栈内存4 * 10MB即40MB的内存， 而一般的compiler的能够分配的栈内存只是1MB, 显然尽管能通过编译， 但是运行的时候， 程序会crashed。 所以我我们需要重新设置stack size。 我使用的IDE是code::blocks, 使用的编译器是Mingw， 我亲自测试了一下， 内存大小栈内存大小仅为1 M 左右， 测试程序如下：

#include 
#include 
using namespace std;

int main(void)
{
       const int n = pow(2,20);             // 指数超过20, 程序就crashed
       char arr[n];                              // size(arr) = 1MB
       return 0;
}

扩大占内存的办法如下：

settiings -> compiler -> linker settings ， 然后在other  linker options 下面打入如下指令：

-Wl,--stack=100000000

意思是我们将栈的size设置为100MB, 当然可以处理1千万个整数（40MB）. 如下图：

ok 即可大功告成。

（2）wait wait， 还要注意一个事情， 就是我们必须release的mode 下面编译， 而不是在debug模式下面进行编译运行。 

因为 release mode确保you compiled with all optimizations. 否则会出错， 我在debug 下面测试一些， 结果是qsort会快些， 显示是没有用到abstraction bonus啊。

 注意： Debug通常称为调试版本,它包含调试信息,并且不作任何优化,便于程序员调试程序.Release称为发布版本,它往往是进行了各种优化,使得程序在代码大小和运行速度上都是最优的,以便用户很好地使用. 注意， 下图选择release mode。 

接下来开始测试。。。， 如下图：

说明C++中的std::sort更快。