为什么我会使用 push_back 而不是 emplace_back？

Question

C++11 向量具有新函数emplace_back。与依赖编译器优化来避免复制的push_back 不同，emplace_back 使用完美转发将参数直接发送到构造函数以就地创建对象。在我看来，emplace_back 做了所有push_back 可以做的事情，但有时它会做得更好（但绝不会更糟）。

我有什么理由使用push_back？

Answer 1

在过去的四年里，我对这个问题思考了很多。我得出的结论是，大多数关于 push_back 与 emplace_back 的解释都没有全面了解。

去年，我在 C++Now 上的 Type Deduction in C++14 上做了一个演讲。我在 13:49 开始讨论 push_back 与 emplace_back，但在此之前有一些有用的信息提供了一些支持证据。

真正的主要区别在于隐式与显式构造函数。考虑我们想要传递给push_back 或emplace_back 的单个参数的情况。

std::vector<T> v;
v.push_back(x);
v.emplace_back(x);

在您的优化编译器掌握这一点后，这两个语句在生成的代码方面没有区别。传统观点是 push_back 将构造一个临时对象，然后将其移动到 v 中，而 emplace_back 将转发参数并直接在原地构造它，无需复制或移动。根据标准库中编写的代码，这可能是正确的，但它错误地假设优化编译器的工作是生成您编写的代码。如果您是平台特定优化方面的专家并且不关心可维护性，只关心性能，优化编译器的工作实际上是生成您会编写的代码。

这两个语句之间的实际区别在于，更强大的emplace_back 将调用任何类型的构造函数，而更谨慎的push_back 将仅调用隐式构造函数。隐式构造函数应该是安全的。如果您可以从T 隐式构造U，那么您就是说U 可以毫无损失地保存T 中的所有信息。在几乎任何情况下传递T 都是安全的，如果你改为U，没有人会介意。隐式构造函数的一个很好的例子是从std::uint32_t 到std::uint64_t 的转换。隐式转换的一个坏例子是 double 到 std::uint8_t。

我们希望在编程时保持谨慎。我们不想使用强大的功能，因为功能越强大，就越容易意外地做一些不正确或意想不到的事情。如果您打算调用显式构造函数，那么您需要emplace_back 的强大功能。如果您只想调用隐式构造函数，请坚持使用push_back 的安全性。

一个例子

std::vector<std::unique_ptr<T>> v;
T a;
v.emplace_back(std::addressof(a)); // compiles
v.push_back(std::addressof(a)); // fails to compile

std::unique_ptr<T> 有一个来自T * 的显式构造函数。因为emplace_back 可以调用显式构造函数，所以传递一个非拥有指针编译就好了。但是，当v 超出范围时，析构函数将尝试在该指针上调用delete，该指针不是由new 分配的，因为它只是一个堆栈对象。这会导致未定义的行为。

这不仅仅是发明的代码。这是我遇到的一个真正的生产错误。代码是std::vector<T *>，但它拥有内容。作为迁移到 C++11 的一部分，我正确地将 T * 更改为 std::unique_ptr<T> 以表明向量拥有它的内存。然而，我在 2012 年基于我的理解做出了这些改变，在此期间，我认为“emplace_back 做了所有push_back 可以做的事情，而且我为什么要使用push_back？”，所以我也改变了@987654359 @到emplace_back。

如果我将代码保留为使用更安全的 push_back，我会立即发现这个长期存在的错误，并且它会被视为升级到 C++11 的成功。相反，我掩盖了这个错误，直到几个月后才发现它。

Answer 2

push_back 总是允许使用统一初始化，这是我非常喜欢的。例如：

struct aggregate {
    int foo;
    int bar;
};

std::vector<aggregate> v;
v.push_back({ 42, 121 });

另一方面，v.emplace_back({ 42, 121 }); 将不起作用。

Answer 3

向后兼容 C++11 之前的编译器。

Answer 4

emplace_back 的某些库实现的行为与 C++ 标准中指定的不同，包括 Visual Studio 2012、2013 和 2015 附带的版本。

为了适应已知的编译器错误，如果参数引用迭代器或其他在调用后将无效的对象，请优先使用std::vector::push_back()。

std::vector<int> v;
v.emplace_back(123);
v.emplace_back(v[0]); // Produces incorrect results in some compilers

在一个编译器上，v 包含值 123 和 21，而不是预期的 123 和 123。这是因为第二次调用 emplace_back 会导致调整大小，此时 v[0] 变得无效。

上述代码的工作实现将使用push_back() 而不是emplace_back()，如下所示：

std::vector<int> v;
v.emplace_back(123);
v.push_back(v[0]);

注意：使用整数向量是出于演示目的。我在一个包含动态分配的成员变量的更复杂的类中发现了这个问题，并且对 emplace_back() 的调用导致了严重崩溃。

Answer 5

考虑使用 c++-17 编译器在 Visual Studio 2019 中发生的情况。我们在一个函数中有 emplace_back 并设置了正确的参数。然后有人更改了 emplace_back 调用的构造函数的参数。 VS中没有任何警告，代码也编译得很好，然后在运行时崩溃。在此之后，我从代码库中删除了所有 emplace_back。