std::sort遇不一致比较（含动态文件系统场景）的行为及安全性

问题背景 #

在对文件列表按修改时间排序时，使用了每次比较都重新调用stat获取文件修改时间的比较器：

struct FileNameModificationDateComparator{
    //Returns true if and only if lhs < rhs
    bool operator() (const std::string& lhs, const std::string& rhs){
        struct stat attribLhs;
        struct stat attribRhs;  //File attribute structs
        stat( lhs.c_str(), &attribLhs);
        stat( rhs.c_str(), &attribRhs); //Get file stats                        
        return attribLhs.st_mtime < attribRhs.st_mtime; //Compare last modification dates
    }
};

由于排序过程中文件可能被外部进程修改，会出现A<B、B<C、C<A这类违反严格弱序的比较结果，以下是std::sort在此场景下的行为说明：

核心行为分析 #

• 崩溃风险：通常不会直接引发崩溃。stat调用成功时会获取合法的修改时间；即使stat失败（比如文件被删除），未初始化的attribLhs/attribRhs中的st_mtime是随机值，但std::sort本身不会因比较结果异常触发崩溃，仅在极端情况下（如内存访问越界）才可能出现问题，但概率极低。
• 死循环风险：存在死循环的可能性。std::sort的实现依赖比较器满足严格弱序的规则，一旦比较结果前后矛盾，排序算法的逻辑可能陷入无限循环。不同编译器的std::sort实现对这种非法比较器的容忍度不同，但死循环的风险无法排除。
• 排序错误：必然会出现。由于比较结果动态变化且不一致，最终的排序结果会不符合预期，出现乱序情况，这也是你提到的可接受的情况。

优化建议 #

若要避免上述风险，建议先批量获取所有文件的修改时间，将文件名与对应的时间缓存到结构体中，再基于静态的结构体列表进行排序。这样比较器使用预先缓存的固定值，能保证严格弱序，不受文件系统动态变化的影响。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者SF.