【C++】C++11 STL容器emplace方法原理剖析
在 C++ 11 STL 容器中,push/insert => emplace 新的方法,push 和 emplace 的区别在于:
1. push
push
通常用于将一个元素添加到容器的末尾(在 std::vector
、std::deque
等序列容器中),或者在关联容器中插入一个键值对(如 std::map
或 std::set
)。
std::vector<int> vec;
vec.push_back(10); // 将 10 添加到 vector 的末尾
对于关联容器(如 std::map
),push
可能是 insert
的一种实现:
std::map<int, std::string> m;
m.insert({1, "one"}); // 插入键值对
2. emplace
emplace
是 C++11 引入的一个新方法。它的主要优点是在容器中直接构造元素,而不是先构造好对象再将其插入到容器中。这可以避免不必要的复制或移动操作,从而提高效率。
std::vector<int> vec;
vec.emplace_back(10); // 直接在 vector 的末尾构造 10
对于 std::map
或 std::set
,emplace
会通过传递构造函数的参数直接构造元素(键值对),避免了额外的复制或移动操作:
std::map<int, std::string> m;
m.emplace(1, "one"); // 直接在 map 中构造键值对
主要区别:
-
元素构造方式:
push
:需要先构造元素,然后将它添加到容器中。emplace
:直接在容器内部构造元素,避免了额外的拷贝或移动。
-
性能:
emplace
在某些情况下可以比push
更高效,因为它避免了不必要的临时对象创建和拷贝。- 对于简单类型(如
int
),这两者差别不大,但对于复杂类型,emplace
可能会带来性能上的优势。
-
使用的场景:
push
更常见于将已有对象添加到容器中,尤其是当元素类型比较简单时。emplace
更适合在容器中直接构造复杂对象,尤其是在对象构造涉及多个参数时。
总结:
push
是将已经构造好的元素添加到容器中。emplace
是直接在容器中构造元素,避免了多余的复制或移动,通常能带来更好的性能。
在需要频繁插入复杂对象时,emplace
通常是更优选择。
代码验证:
class Test
{
public:Test(int a){std::cout << "Test(int)" << std::endl;}Test(int a, int b){std::cout << "Test(int, int)" << std::endl;}Test(const Test& t){std::cout << "Test(const Test&)" << std::endl;}Test(Test&& t){std::cout << "Test(Test&&)" << std::endl;}
};int main()
{Test t1(10);std::vector<Test> v;v.reserve(100);std::cout << "==========================" << std::endl;// 直接插入对象,两个是没有区别的v.push_back(t1);v.emplace_back(t1);std::cout << "==========================" << std::endl;// 直接插入对象,两个是没有区别的v.push_back(Test(20));v.emplace_back(Test(20));std::cout << "==========================" << std::endl;// 给emplace传入Test对象构造所需的参数,直接在容器中进行构建即可v.emplace_back(20);v.emplace_back(30, 40);
}
emplace 代码实现:
// 实现容器的空间配置器
template<typename T>
struct MyAllocator
{T* allocate(size_t size){return (T*)malloc(size * sizeof(T));}template<typename... Types>void construct(T* ptr, Types&&... args){new (ptr) T(args...);}
};template<typename T, typename Alloc = MyAllocator<T>>
class vector
{
public:vector(): m_vec(nullptr), m_size(0), m_idx(0){}// 预留内存空间void reserve(size_t size){m_vec = m_allocator.allocate(size);m_size = size;}// push_backvoid push_back(const T& val){m_allocator.construct(m_vec + m_idx, val);idx++;}void push_back(T&& val){m_allocator.construct(m_vec + m_idx, std::move(val));idx++;}template<typename... Types>void emplace_back(Types&&... args){m_allocator.construct(m_vec + m_idx, std::forward<Types>(args)...);m_idx++;}private:T* m_vec;int m_size;int m_idx;Alloc m_allocator;
};