C++11中大部分的容器对于添加元素除了传统的 insert
或者 pusb_back/push_front
之外都提供一个新的函数叫做 emplace
。 比如如果你想要向 vector 的末尾添加一个数据
nums.push_back(1);
nums.empace_back(1);
临时变量
emplace
相较于insert
最大的作用是避免产生不必要的临时变量。举例说明:
/// 定义结构体可以使用大括号法构造对象
struct Obj{
Obj(int a, int b);
};
vector<Obj> v;
v.emplace(Obj.begin(), 0,0); /// 没有临时变量产生
v.insert(Obj.begin(), obj(0, 0)); /// 需要产生一个临时变量
v.insert(Obj.begin(), {0, 0}); /// 需要产生一个临时变量
emplace
的语法看起来比较特别,后面两个参数自动用来构造 vector 内部的 Obj对象。这是因为其内部利用了 C++11 的两个新特性 变参模板
和 完美转发
。
- 变参模板: 函数可以接受任意参数,适用于任意对象的构建。
- 完美转发: 使得接收下来的参数能够原样完美地传递给对象的构造函数,这带来另一个方便性就是即使是构造函数声明为 explicit 它还是可以正常工作,因为它不存在临时变量和隐式转换。
性能区别
-
insert、push_back
之所以慢的原因在与创建临时对象时,需要申请内存空间, 申请内存空间一向是耗时很严重的操作;之后再通过拷贝构造函数把创建的临时对象复制到vector空间中,期间的复制操作也是需要CPU时间的; -
emplace_back
之所以快的其原因是直接在vector中已有的空间上, 调用了构造函数, 节省了临时对象的内存空间申请以及移动构造函数的复制操作.
emplace实现原理
-
push_back
先向容器尾部添加一个右值元素(临时对象)
,然后调用构造函数构造出这个临时对象,最后调用移动构造函数
将这个临时对象放入容器中并释放这个临时对象。
注:最后调用的不是拷贝构造函数,而是移动构造函数。因为需要释放临时对象,所以通过std::move
进行移动构造,可以避免不必要的拷贝操作 -
emplace_back
在容器尾部添加一个元素,调用构造函数原地构造,不需要触发拷贝构造和移动构造。因此更加高效。
三种构造函数的声明方式:
/// 构造函数
Student(Student&& s) : name(std::move(s.name)), age(s.age);
/// 拷贝构造
Student(const Student& s) : name(std::move(s.name)), age(s.age);
/// 移动构造函数
Student(string&& n, int a) : name(std::move(n)), age(a);
emplace_back函数,它通过完美转发实现了在vector中插入时直接在容器内构造对象,省略了创建临时对象的操作。我们看下它的代码就不难理解.
template<class _Ty,
class _Alloc = allocator<_Ty>>
class vector
: public _Vector_alloc<_Vec_base_types<_Ty, _Alloc>>
{
...
public:
template<class... _Valty>
decltype(auto) emplace_back(_Valty&&... _Val)
{ // insert by perfectly forwarding into element at end, provide strong guarantee
if (_Has_unused_capacity())
{
return (_Emplace_back_with_unused_capacity(_STD forward<_Valty>(_Val)...));
}
_Ty& _Result = *_Emplace_reallocate(this->_Mylast(), _STD forward<_Valty>(_Val)...);
return (_Result);
}
...
};
对于上面案例中的vector<string>来说,_Ty是string,调用vector.emplace_back("6666"),则_Valty就是const char*,通过完美转发机制(forward<_Valty>)
最终将传入的参数_Val(本例中就是"6666")传入string的构造函数中,实现了直接从list中一步到位构造对象,省略了创建临时对象的过程,从而减少了创建的时间。