为什么 emplace_back 比 push_back 快？

Question

我认为emplace_back 会是赢家，当做这样的事情时：

v.push_back(myClass(arg1, arg2));

因为emplace_back 将立即在向量中构造对象，而push_back 将首先构造一个匿名对象，然后将其复制到向量中。有关更多信息，请参阅this 问题。

Google 还会向this 和this 提问。

我决定将它们比较为一个将由整数填充的向量。

这里是实验代码：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ctime>
#include <ratio>
#include <chrono>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

int main() {

  vector<int> v1;

  const size_t N = 100000000;

  high_resolution_clock::time_point t1 = high_resolution_clock::now();
  for(size_t i = 0; i < N; ++i)
    v1.push_back(i);
  high_resolution_clock::time_point t2 = high_resolution_clock::now();

  duration<double> time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);

  std::cout << "push_back took me " << time_span.count() << " seconds.";
  std::cout << std::endl;

  vector<int> v2;

  t1 = high_resolution_clock::now();
  for(size_t i = 0; i < N; ++i)
    v2.emplace_back(i);
  t2 = high_resolution_clock::now();
  time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);
  std::cout << "emplace_back took me " << time_span.count() << " seconds.";
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

结果是emplace_back 更快。

push_back took me 2.76127 seconds.
emplace_back took me 1.99151 seconds.

为什么？第一个链接问题的答案清楚地表明不会有性能差异。

也尝试了其他time methods，但得到了相同的结果。

[编辑] 评论说使用ints 进行测试并没有说明什么，而push_back 需要参考。

我在上面的代码中做了同样的测试，但是我有一个 A 类而不是 int：

class A {
 public:
  A(int a) : a(a) {}
 private:
  int a;
};

结果：

push_back took me 6.92313 seconds.
emplace_back took me 6.1815 seconds.

[EDIT.2]

正如 denlan 所说，我也应该改变操作的位置，所以我交换了它们，在两种情况下（int 和 class A），emplace_back 再次成为赢家。

[解决方案]

我在debug mode 中运行代码，这使得测量值无效。对于基准测试，请始终运行 release mode 中的代码。

Answer 1

您的测试用例不是很有帮助。 push_back 获取一个容器元素并将其复制/移动到容器中。 emplace_back 从那些新的容器元素中获取任意参数和构造。但是如果你将一个已经是元素类型的参数传递给emplace_back，那么无论如何你都会使用复制/移动构造函数。

这里有一个更好的比较：

Foo x; Bar y; Zip z;

v.push_back(T(x, y, z));  // make temporary, push it back
v.emplace_back(x, y, z);  // no temporary, directly construct T(x, y, z) in place

然而，主要区别在于emplace_back 执行显式 转换：

std::vector<std::unique_ptr<Foo>> v;
v.emplace_back(new Foo(1, 'x', true));  // constructor is explicit!

这个例子将来会稍微做作，当你应该说v.push_back(std::make_unique<Foo>(1, 'x', true))时。但是，emplace 的其他构造也非常好：

std::vector<std::thread> threads;
threads.emplace_back(do_work, 10, "foo");    // call do_work(10, "foo")
threads.emplace_back(&Foo::g, x, 20, false);  // call x.g(20, false)