【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：

1. 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。

2. 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。

3. 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;
};