为什么emplace_back比push_back更快？快是有条件的

Posted 2022-08-23 白龙码~

文章需要有一定的前置知识：右值引用，移动拷贝。

emplace_back与push_back

当用户push_back一个对象时，分为以下步骤(不考虑扩容的情况)：

1. 申请一个对象内存块；
2. 利用定位new初始化它；
   注：定位new是C++用构造函数初始化一块内存的语法，形如new(ptr)Class();
3. 如果push_back的参数是左值，则使用它拷贝构造新对象，如果是右值，则使用它移动构造新对象；
4. 将新对象插入到对应位置。

注：C++11为push_back这类函数提供了右值引用的版本，即void push_back (value_type&& val)

我们通过对比学习emplace_back的底层原理。

emplace_back与push_back的对比：

共同点：

• 如果插入对象是一个左值，则两者都要调用拷贝构造，无差别。

• 当插入对象是一个右值，则两者都是有移动构造则调用移动构造，否则调用拷贝构造，无差别。
  
  
  注：这里A()被识别成右值的原因是——该对象在出了本行之后就不复存在了，是一个典型的"将亡值"。

两者的区别点在于传参的不同：
我们看一下emplace_back的函数原型：

template <class... Args>
  void emplace_back (Args&&... args);

emplace_back更灵活，相比于传统的push_back(make_pair(1, 3.14))，emplace_back可以直接写成：emplace_back(1, 3.14)，即直接传参数。

在这种情况下，emplace_back是直接调用构造函数，利用这些参数初始化新对象，因此更加高效！

而push_back会先初始化一个临时对象，比如这里是构造临时对象pair(1, 3.14)，然后再利用它移动构造新对象，效率略差，因为多了移动构造这一步。

但是，如果没有移动构造，那么push_back将调用拷贝构造，在拷贝构造是深拷贝的情况下消耗更大！

示例：

class A

	int a;
	float b;
public:
	A(int _a = 0, float _b = 0)
	
		a = _a;
		b = _b;
	
	A(const A& a)
	
        // 利用一个循环模拟深拷贝的消耗！
        for (int i = 0; i < 1000; ++i);
	
	A(const A&& a)
	
        // 移动构造几乎无消耗
	
;

int main()

    int n = 100000;
	vector<A> v1;
	vector<A> v2;
	v1.reserve(n);
	v2.reserve(n);

	int begin1 = clock();
	for (int i = 0; i < n; ++i)
	
		v1.emplace_back(1, 3.14);
	
	int end1 = clock();

	int begin2 = clock();
	for (int i = 0; i < n; ++i)
	
		v2.push_back(A(1, 3.14));
	
	int end2 = clock();

	cout << end1 - begin1 << endl << end2 - begin2 << endl;
	return 0;

在有移动构造的情况下：emplace_back直接使用1构造新对象，而push_back是先构造新对象，然后再移动构造新对象，因此前者效率会略高一些。

在没有移动构造的情况下：emplace_back直接使用1构造新对象，而push_back是先构造新对象，然后再拷贝构造新对象，因此前者效率会高出很多。

文章不长，但是各种实验加起来也是耗费了博主大量时间😂
喜欢的同学点赞收藏一下吧 : )