std::sort

定义于头文件 `<algorithm>`
template< class RandomIt > void sort( RandomIt first, RandomIt last );	(1)	(C++20 起为 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt > void sort( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt last );	(2)	(C++17 起)
template< class RandomIt, class Compare > void sort( RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );	(3)	(C++20 起为 constexpr)
template< class ExecutionPolicy, class RandomIt, class Compare > void sort( ExecutionPolicy&& policy, RandomIt first, RandomIt last, Compare comp );	(4)	(C++17 起)

将范围 [first, last) 中的元素按非降序排序。不保证相等元素的顺序。

1) 元素根据 operator<(直至 C++20)std::less{}(自 C++20 起) 排序。

3) 元素根据 comp 排序。

2,4) 同 (1,3)，但按 policy 执行。

仅当满足所有以下条件时，这些重载才参与重载决议

std::is_execution_policy_v<std::decay_t<ExecutionPolicy>> 为 true。	(C++20 前)
std::is_execution_policy_v<std::remove_cvref_t<ExecutionPolicy>> 为 true。	(C++20 起)

如果满足以下任何条件，则行为是未定义的：

*first 的类型不是可交换的 (Swappable)。	(C++11 前)
`RandomIt` 不是可值交换的 (ValueSwappable)。 first 的类型不是可移动构造的 (MoveConstructible)。 first 的类型不是可移动赋值的 (MoveAssignable)。	(C++11 起)

first, last	-	定义待排序元素范围的迭代器对
policy	-	要使用的执行策略
comp	-	比较函数对象（即满足 Compare 要求的对象），若第一参数“小于”（即在第二参数“之前排序”）第二参数则返回 true。比较函数的签名应等效于以下内容 bool cmp(const Type1& a, const Type2& b); 虽然签名不需具有 const&，但函数不可修改传递给它的对象，且必须能够接受 `Type1` 和 `Type2` 类型（可能带 const）的所有值，无论其值类别（因此不允许 `Type1&`，除非 `Type1` 的移动等价于复制，也不允许 `Type1`(自 C++11 起)）。类型 Type1 和 Type2 必须使得类型为 RandomIt 的对象可以被解引用，然后隐式转换为两者之一。
类型要求
- `RandomIt` 必须满足 LegacyRandomAccessIterator 的要求。
- `Compare` 必须满足 Compare 的要求。

[编辑] 复杂度

给定 $\scriptsize N$ $N$ 为 last - first

1,2) 使用 operator<(直至 C++20)std::less{}(自 C++20 起) 进行

O(N\cdotlog(N))

次比较。

3,4)

O(N\cdotlog(N))

次应用比较器 comp。

[编辑] 异常

带有模板参数 ExecutionPolicy 的重载按如下方式报告错误

若作为算法一部分调用的函数抛出异常且 ExecutionPolicy 为标准策略之一，则调用 std::terminate。对于任何其他 ExecutionPolicy，行为是实现定义的。
如果算法未能分配内存，则抛出 std::bad_alloc。

[编辑] 可能的实现

亦见 libstdc++ 和 libc++ 中的实现。

[编辑] 注意

在 LWG713 之前，复杂度要求允许 sort() 仅使用快速排序 (Quicksort) 实现，这在最坏情况下可能需要 $\scriptsize O(N^2)$ $O(N 2)$ 次比较。

内省排序 (Introsort) 可以处理所有情况，具有 $\scriptsize O(N \cdot \log(N))$ $O(N\cdotlog(N))$ 次比较（在平均情况下不产生额外开销），因此通常用于实现 sort()。

libc++ 直到 LLVM 14 才实现修正后的时间复杂度要求。

[编辑] 示例

运行此代码

#include <algorithm>
#include <array>
#include <functional>
#include <iostream>
#include <string_view>
 
int main()
{
    std::array<int, 10> s{5, 7, 4, 2, 8, 6, 1, 9, 0, 3};
 
    auto print = [&s](std::string_view const rem)
    {
        for (auto a : s)
            std::cout << a << ' ';
        std::cout << ": " << rem << '\n';
    };
 
    std::sort(s.begin(), s.end());
    print("sorted with the default operator<");
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), std::greater<int>());
    print("sorted with the standard library compare function object");
 
    struct
    {
        bool operator()(int a, int b) const { return a < b; }
    }
    customLess;
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), customLess);
    print("sorted with a custom function object");
 
    std::sort(s.begin(), s.end(), [](int a, int b)
                                  {
                                      return a > b;
                                  });
    print("sorted with a lambda expression");
}

输出

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : sorted with the default operator<
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 : sorted with the standard library compare function object
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 : sorted with a custom function object
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 : sorted with a lambda expression

[编辑] 缺陷报告

下列更改行为的缺陷报告追溯地应用于以前出版的 C++ 标准。

缺陷报告	应用于	发布时的行为	正确的行为
LWG 713	C++98	$\scriptsize O(N \cdot \log(N))$ $O(N\cdotlog(N))$ 时间复杂度仅在平均情况下要求	在最坏情况下要求

[编辑] 另请参阅

partial_sort	对一个范围的前 N 个元素进行排序 (函数模板) [编辑]
stable_sort	对一个范围的元素进行排序，同时保留相等元素之间的顺序 (函数模板) [编辑]
ranges::sort (C++20)	将一个范围按升序排序 (算法函数对象)[编辑]

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