#include <c_ShellSort.h>


void c_ShellSort(void* base, c_size_t num, c_size_t size, c_SortCompare_t cmp, void* args) {
    // 边界与防御性校验：元素少于 2 个或参数非法时无需排序
    if (!base || num < 2 || size == 0 || !cmp) {
        return;
    }

    char* array_base = (char*)base;

    // 栈上开辟 256 字节单元素临时变量缓冲区，支持半交换平移，降低物理拷贝开销
    char v_buf[size];

    // 1. 计算 Knuth 递增步长序列的最大安全上界 (1, 4, 13, 40, 121, ...)
    // 步长必须严格小于 num，使用除法逆向校验，彻底防止 (3 * gap + 1) 无符号算术溢出
    c_size_t gap = 1;
    while (gap <= (num - 1) / 3) {
        gap = 3 * gap + 1;
    }

    // 2. 核心跨步长交替排序状态机
    while (gap > 0) {
        // 外层插入排序轮次：从无符号下标 gap 开始单调递增
        for (c_size_t i = gap; i < num; i++) {
            char* item_i = array_base + (i * size);

            // 暂存当前待排元素：v = a[i]
            memcpy(v_buf, item_i, size);

            c_size_t j = i;

            // 内层跨步长平移循环：严格控制 j >= gap，阻止无符号减法 (j - gap) 发生下溢回绕
            while (j >= gap) {
                char* current = array_base + (j * size);
                char* previous = array_base + ((j - gap) * size);

                // 如果暂存的 v_buf 小于前驱跨步长元素 previous，则前驱元素单向后移覆盖
                if (cmp(v_buf, previous, args) < 0) {
                    memcpy(current, previous, size); // a[j] = a[j-gap]
                    j -= gap; // 安全步进自减
                } else {
                    break; // 归位完成，阻断内层循环
                }
            }

            // 将暂存数据写回最终安全插槽：a[j] = v
            char* item_target = array_base + (j * size);
            memcpy(item_target, v_buf, size);
        }

        // 步长衰减
        gap /= 3;
    }
}