lib/libc/stdlib/qsort.c

   1 /*-
   2  * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
   3  *
   4  * Copyright (c) 1992, 1993
   5  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   6  *
   7  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   8  * modification, are permitted provided that the following conditions
   9  * are met:
  10  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  11  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  12  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  13  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  14  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  15  * 3. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  16  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  17  *    without specific prior written permission.
  18  *
  19  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  20  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  21  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  22  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  23  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  24  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  25  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  26  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  27  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  28  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  29  * SUCH DAMAGE.
  30  */
  31
  32 #if defined(LIBC_SCCS) && !defined(lint)
  33 static char sccsid[] = "@(#)qsort.c     8.1 (Berkeley) 6/4/93";
  34 #endif /* LIBC_SCCS and not lint */
  35 #include <sys/cdefs.h>
  36 __FBSDID("$FreeBSD$");
  37
  38 #include <stdlib.h>
  39
  40 #ifdef I_AM_QSORT_R
  41 typedef int              cmp_t(void *, const void *, const void *);
  42 #else
  43 typedef int              cmp_t(const void *, const void *);
  44 #endif
  45 static inline char      *med3(char *, char *, char *, cmp_t *, void *);
  46
  47 #define MIN(a, b)       ((a) < (b) ? a : b)
  48
  49 /*
  50  * Qsort routine from Bentley & McIlroy's "Engineering a Sort Function".
  51  */
  52
  53 static inline void
  54 swapfunc(char *a, char *b, size_t es)
  55 {
  56         char t;
  57
  58         do {
  59                 t = *a;
  60                 *a++ = *b;
  61                 *b++ = t;
  62         } while (--es > 0);
  63 }
  64
  65 #define vecswap(a, b, n)                                \
  66         if ((n) > 0) swapfunc(a, b, n)
  67
  68 #ifdef I_AM_QSORT_R
  69 #define CMP(t, x, y) (cmp((t), (x), (y)))
  70 #else
  71 #define CMP(t, x, y) (cmp((x), (y)))
  72 #endif
  73
  74 static inline char *
  75 med3(char *a, char *b, char *c, cmp_t *cmp, void *thunk
  76 #ifndef I_AM_QSORT_R
  77 __unused
  78 #endif
  79 )
  80 {
  81         return CMP(thunk, a, b) < 0 ?
  82                (CMP(thunk, b, c) < 0 ? b : (CMP(thunk, a, c) < 0 ? c : a ))
  83               :(CMP(thunk, b, c) > 0 ? b : (CMP(thunk, a, c) < 0 ? a : c ));
  84 }
  85
  86 #ifdef I_AM_QSORT_R
  87 void
  88 qsort_r(void *a, size_t n, size_t es, void *thunk, cmp_t *cmp)
  89 #else
  90 #define thunk NULL
  91 void
  92 qsort(void *a, size_t n, size_t es, cmp_t *cmp)
  93 #endif
  94 {
  95         char *pa, *pb, *pc, *pd, *pl, *pm, *pn;
  96         size_t d1, d2;
  97         int cmp_result;
  98         int swap_cnt;
  99
 100 loop:
 101         swap_cnt = 0;
 102         if (n < 7) {
 103                 for (pm = (char *)a + es; pm < (char *)a + n * es; pm += es)
 104                         for (pl = pm;
 105                              pl > (char *)a && CMP(thunk, pl - es, pl) > 0;
 106                              pl -= es)
 107                                 swapfunc(pl, pl - es, es);
 108                 return;
 109         }
 110         pm = (char *)a + (n / 2) * es;
 111         if (n > 7) {
 112                 pl = a;
 113                 pn = (char *)a + (n - 1) * es;
 114                 if (n > 40) {
 115                         size_t d = (n / 8) * es;
 116
 117                         pl = med3(pl, pl + d, pl + 2 * d, cmp, thunk);
 118                         pm = med3(pm - d, pm, pm + d, cmp, thunk);
 119                         pn = med3(pn - 2 * d, pn - d, pn, cmp, thunk);
 120                 }
 121                 pm = med3(pl, pm, pn, cmp, thunk);
 122         }
 123         swapfunc(a, pm, es);
 124         pa = pb = (char *)a + es;
 125
 126         pc = pd = (char *)a + (n - 1) * es;
 127         for (;;) {
 128                 while (pb <= pc && (cmp_result = CMP(thunk, pb, a)) <= 0) {
 129                         if (cmp_result == 0) {
 130                                 swap_cnt = 1;
 131                                 swapfunc(pa, pb, es);
 132                                 pa += es;
 133                         }
 134                         pb += es;
 135                 }
 136                 while (pb <= pc && (cmp_result = CMP(thunk, pc, a)) >= 0) {
 137                         if (cmp_result == 0) {
 138                                 swap_cnt = 1;
 139                                 swapfunc(pc, pd, es);
 140                                 pd -= es;
 141                         }
 142                         pc -= es;
 143                 }
 144                 if (pb > pc)
 145                         break;
 146                 swapfunc(pb, pc, es);
 147                 swap_cnt = 1;
 148                 pb += es;
 149                 pc -= es;
 150         }
 151         if (swap_cnt == 0) {  /* Switch to insertion sort */
 152                 for (pm = (char *)a + es; pm < (char *)a + n * es; pm += es)
 153                         for (pl = pm;
 154                              pl > (char *)a && CMP(thunk, pl - es, pl) > 0;
 155                              pl -= es)
 156                                 swapfunc(pl, pl - es, es);
 157                 return;
 158         }
 159
 160         pn = (char *)a + n * es;
 161         d1 = MIN(pa - (char *)a, pb - pa);
 162         vecswap(a, pb - d1, d1);
 163         d1 = MIN(pd - pc, pn - pd - es);
 164         vecswap(pb, pn - d1, d1);
 165
 166         d1 = pb - pa;
 167         d2 = pd - pc;
 168         if (d1 <= d2) {
 169                 /* Recurse on left partition, then iterate on right partition */
 170                 if (d1 > es) {
 171 #ifdef I_AM_QSORT_R
 172                         qsort_r(a, d1 / es, es, thunk, cmp);
 173 #else
 174                         qsort(a, d1 / es, es, cmp);
 175 #endif
 176                 }
 177                 if (d2 > es) {
 178                         /* Iterate rather than recurse to save stack space */
 179                         /* qsort(pn - d2, d2 / es, es, cmp); */
 180                         a = pn - d2;
 181                         n = d2 / es;
 182                         goto loop;
 183                 }
 184         } else {
 185                 /* Recurse on right partition, then iterate on left partition */
 186                 if (d2 > es) {
 187 #ifdef I_AM_QSORT_R
 188                         qsort_r(pn - d2, d2 / es, es, thunk, cmp);
 189 #else
 190                         qsort(pn - d2, d2 / es, es, cmp);
 191 #endif
 192                 }
 193                 if (d1 > es) {
 194                         /* Iterate rather than recurse to save stack space */
 195                         /* qsort(a, d1 / es, es, cmp); */
 196                         n = d1 / es;
 197                         goto loop;
 198                 }
 199         }
 200 }