C语言qsort与Julia默认排序算法性能对比及C排序优化问询

1. Julia默认排序性能确实优于标准库qsort，你的基准测试没有疏漏 #

你观测到的性能差距是真实存在的，不是测试错误，核心原因有两个：

• 通用接口开销：C标准库的qsort是泛型接口，依赖运行时传入的函数指针做元素比较，编译器无法内联比较逻辑，每次比较都要产生一次函数调用开销。排序属于比较密集型操作，这部分开销占比极高。而Julia的sort!是泛型特化实现，编译阶段会针对Int64类型生成专属的排序代码，比较逻辑直接内联展开，没有额外的函数调用开销。
• 实现优化差距：多数系统自带的qsort实现版本偏老，普遍没有引入现代排序算法的优化特性。而Julia默认的排序算法除了三数取中+小数据集插入排序兜底，还做了大量缓存友好优化、分支预测优化，针对数值类型的排序场景做了定向调优，性能自然比老旧的qsort好。

额外说明：你的C代码存在正确性隐患，你排序的是long long类型数组，但比较函数里将指针强转成int*解引用，本次测试中你用rand()生成的元素不超过int范围所以没出问题，但若元素超出int范围会直接导致排序结果错误。

2. C语言完全可以实现比qsort更快的排序方案 #

C语言的性能上限远高于qsort的表现，你可以用以下方案得到比Julia默认排序更快的排序性能：

• 自己实现类型特化的排序逻辑：放弃通用的qsort接口，针对long long类型手写快排/ pdqsort实现，比较逻辑直接写死在排序代码中，编译器可以全量做指令级优化，这一版实现的性能至少能追平甚至超过Julia的默认排序。
• 使用更高性能的第三方排序实现：比如pdqsort（模式消除快速排序）、ips4o等针对现代CPU优化的排序库，针对整数场景也可以直接用基数排序，性能比默认qsort高2~3倍是非常正常的结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lilith