emplace_back深度剖析

一,emplace_back和push_back

1,直接插入对象:emplace_back和push_back无区别

①当传递已经存在的对象时,是无区别的

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;


/*
C++11  STL   容器    push/insert  =>  emplace方法
*/


class Test
{
public:
    Test(int a) {cout << "Test(int)" << endl;}
    ~Test() {cout << "~Test()" << endl;}
    Test(int a, int b) {cout << "Test(int, int)" << endl;}
    Test(const Test&)  {cout << "Test(const Test&)" << endl;}
    Test(Test &&)   {cout << "Test(Test &&)" << endl;}
private:
};


int main()
{
    Test t1(10);
    vector<Test> v;
    v.reserve(100);

    cout << "---------" << endl;
    // 直接插入对象,两个是没有区别的
    v.push_back(t1);
    v.emplace_back(t1);

    cout << "---------" << endl;

    return 0;
}

打印结果如下:

从以上打印结果可知。当直接插入已经存在对象时,emplace_back和push_back两个方法都是调用了Test的左值引用的拷贝构造函数,两者无区别。

②当传递的是临时对象时,也是没有区别:

#include <iostream>
#include <vector>

using namespace std;


/*
C++11  STL   容器    push/insert  =>  emplace方法
*/


class Test
{
public:
    Test(int a) {cout << "Test(int)" << endl;}
    ~Test() {cout << "~Test()" << endl;}
    Test(int a, int b) {cout << "Test(int, int)" << endl;}
    Test(const Test&)  {cout << "Test(const Test&)" << endl;}
    Test(Test &&)   {cout << "Test(Test &&)" << endl;}
private:
};


int main()
{
    vector<Test> v;
    v.reserve(100);

    cout << "---------" << endl;
    // 直接插入对象,两个是没有区别的
    v.push_back(Test(10));
    v.emplace_back(Test(10));

    cout << "---------" << endl;

    return 0;
}

打印结果如下:

从以上打印结果可知。当直接插入临时对象时,emplace_back和push_back两个方法都是调用了Test的右值引用的拷贝构造函数,都做了资源转移,两者无区别。

2,当直接传递构造函数所需的实参时,emplace_back 比push_back更加高效

考虑如下代码:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <map>

using namespace std;

class Test
{
public:
    Test(int a) {cout << "Test(int)" << endl;}
    ~Test() {cout << "~Test()" << endl;}
    Test(int a, int b) {cout << "Test(int, int)" << endl;}
    Test(const Test&)  {cout << "Test(const Test&)" << endl;}
    Test(Test &&)   {cout << "Test(Test &&)" << endl;}
private:
};


int main()
{
    vector<Test> v;
    v.reserve(100);

    cout << "---------" << endl;
    // 给 emplace传入Test对象构造所需要的参数,直接在容器底层构造对象即可
    v.push_back(20);
    cout << "---------" << endl;
    v.emplace_back(20);

    cout << "---------" << endl;

    return 0;
}

打印结果:

从打印结果可知:如果是直接传递构造函数所需的参数下,push_back()首先是调用Test(int)创建了一个临时对象,然后调用右值引用拷贝构造传递给vector,再析构该临时对象。但是使用emplace_back(20),则是直接在容器底层构造对象即可。可见直接传递构造函数所需的实参时,emplace_back 比push_back更加高效。

同样的在其它容器中也一样,例如在map中:

    map<int, string> m;
    m.insert(make_pair(10, "zhang san"));

    m.emplace(10, "zhang san");     //在map底层直接调用普通构造函数,生成一个pair对象

如果是调用map的insert构造一个临时的pair再去传递给map,效率很低。可以使用emplace,直接传递所需的实参,则会在map底层直接调用构造函数,生成pair对象,不会产生临时对象。 

二,简单实现emplace_back 

1,简易vector

template<typename T, typename Alloc = MyAlloccator<T>>
class vector
{
public:
    vector() :  vec_(nullptr), size_(0), idx_(0) {}
    //预留内存空间
    void reserve(size_t size)
    {
        vec_ = allocator_.allocate(size);
        size_ = size;
    }

    //push_back
    template<typename Type>
    void push_back(Type&& val)
    {
        allocator_.construct(vec_ + idx_, std::forward<Type>(val));
    }


    // 1.引用折叠
    template<typename... Types>
    void emplace_back(Types&&... args)
    {
        //不管是左值引用,右值引用变量,它本身是左值。传递
        //的过程中,要保持args的引用类型(左值? 右值?)  类型的完美转发
        allocator_.construct(vec_ + idx_, std::forward<Types>(args)...);
        idx_++;
    }

private:
    T* vec_;
    int size_;
    int idx_;
    Alloc allocator_;
};

可以看出:emplace_back(Types&&... args)的形参使用的是可变参模板,为调用内存适配器allocator_的construct方法能够保持左值右值特性,使用forward保证此特性。

2,简易容器的空间适配器

//实现容器的空间配置器
template<typename T>
struct MyAlloccator
{
    // allocate deallocate
    // construct destory
    T* allocate(size_t size)
    {
        return (T*)malloc(size * sizeof(T));
    }

    template<typename... Types>
    void construct(T* ptr, Types&&... args)
    {
        //args只是一个参数,而且是Test对象,T也是一个Test类型
        new (ptr) T(std::forward<Types>(args)...);
    }
};

主要分析:void construct(T* ptr, Types&&... args),在ptr指针指向的空间上创建对象,为保证传递给创建对象的构造函数参数与传入construct的实参类型相同,使用forward完美转发。


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