
std::sort 用的是内省排序(Introsort)
标准库的 std::sort 在绝大多数主流实现(如 libstdc++、libc++、MSVC STL)中,底层确实是 内省排序——它不是单一算法,而是 introsort:在快速排序递归深度超过阈值时,自动切换到堆排序;对小数组(通常 ≤16 或 ≤32 元素)则改用插入排序。这种组合是为了兼顾平均性能、最坏情况保障和小数据常数开销。
为什么不用纯快排或纯堆排?
纯快速排序最坏时间复杂度是 O(n²)(比如已排序数组+固定轴点),而堆排序稳定 O(n log n) 但常数大、缓存不友好;插入排序对小数组实际更快。内省排序通过监测递归深度(一般设为 2 × floor(log₂ n))来防退化,一旦超限就切到堆排序,从而保证最坏也是 O(n log n)。
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libstdc++(GCC):用std::__introsort_loop实现,深度阈值为2 * std::__lg(__last - __first) -
libc++(Clang):同样基于 introsort,小数组阈值为 30,深度限制为2 * __lg(__last - __first) - MSVC STL:也采用 introsort,小数组用插入排序,递归深度超限时转堆排序
你不能依赖具体实现,但可以观察行为
标准只规定 std::sort 必须是 O(n log n) 平均与最坏复杂度,且是“不稳定排序”;它没强制要求用 introsort——理论上某实现用 timsort 也合法(只要满足复杂度和稳定性约束)。但现实中所有主流实现都选 introsort,因为它是工程上最平衡的选择。
- 无法通过代码直接调用
introsort函数——它只是内部实现细节,不在标准接口里 - 如果需要确定性行为(比如调试/测试),不要假设分区点或比较次数;应避免依赖排序中间状态
- 自定义比较器必须满足严格弱序(strict weak ordering),否则内省排序可能崩溃或无限循环
想验证?看 GCC 的 libstdc++ 源码片段
在 bits/stl_algo.h 中,std::sort 最终会进入 __introsort_loop 函数。关键逻辑如下:
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templatevoid __introsort_loop(_RandomAccessIterator __first, _RandomAccessIterator __last, _Size __max_depth) { while (__last - __first > int(_S_threshold)) { if (__max_depth == 0) { std::__partial_sort(__first, __last, __last); // 堆排序入口 return; } --__max_depth; _RandomAccessIterator __cut = std::__unguarded_partition(__first, __last, std::__median(*__first, *(__first + (__last - __first)/2), *(__last - 1))); __introsort_loop(__cut, __last, __max_depth); __last = __cut; } std::__insertion_sort(__first, __last); // 小数组走插入 }
注意:_S_threshold 通常是 16,__median 选三数中位数做 pivot,__unguarded_partition 是无边界检查的分区——这些全是 introsort 典型特征。
真正容易被忽略的是:哪怕你传入完全有序的数组,std::sort 也不会退化成 O(n²),但它的运行路径(快排→堆排→插排)和比较次数仍取决于具体实现和输入规模,没法跨平台预测。










