push_back 比 emplace_back 更高效？

Question

我想看看 push_back 和 emplace_back 之间的区别，因为我在几个地方读过推荐，因为现在最好使用 emplace_back，因为“它可以做 push_back 可以做的所有事情，甚至更多”，所以我希望 ti 更有效率。但令我惊讶的是

#include <iostream>     
#include <vector>    

class A
{
    public:
    A() {std::cout << "A const" << std::endl;}
    ~A() {std::cout << "A dest" << std::endl;}
    A(const A& a) {std::cout << "A copy const" << std::endl;}
    A(A&& a) {std::cout << "A move const" << std::endl;}
    A& operator=(const A& a) {std::cout << "A copy operator=" << std::endl; return *this; }
    A& operator=(A&& a) {std::cout << "A move operator=" << std::endl;  return *this; }
};

int main () {
    std::vector<A> va;
    std::cout <<"push:" << std::endl;
    va.push_back(A());
    std::cout <<std::endl<< "emplace:" << std::endl;
    va.emplace_back(A());

    std::cout <<std::endl<< "end:" << std::endl;

    return 0;
}

输出是

push:
A const
A move const
A dest

emplace:
A const
A move const
A copy const
A dest
A dest

end:
A dest
A dest

emplace_back 调用 move 构造函数，然后在 push_back 仅调用一个 move const 时复制一个。我检查了 g++ (Ubuntu 7.4.0-1ubuntu1~16.04~ppa1) 7.4.0 和 online C++ shell。 我错过了什么吗？

Answer 1

push_back 效率并不高，而且您观察到的结果是由于向量本身调整大小造成的。

当您在push_back 之后调用emplace 时，向量必须调整自身大小以便为第二个元素腾出空间。这意味着它必须移动最初在向量内的A，使emplace 显得更复杂。

如果您事先在向量中保留足够的空间，则不会发生这种情况。注意va 创建后对va.reserve(2) 的调用：

#include <iostream>     
#include <vector>    

class A
{
    public:
    A() {std::cout << "A const" << std::endl;}
    ~A() {std::cout << "A dest" << std::endl;}
    A(const A& a) {std::cout << "A copy const" << std::endl;}
    A(A&& a) {std::cout << "A move const" << std::endl;}
    A& operator=(const A& a) {std::cout << "A copy operator=" << std::endl; return *this; }
    A& operator=(A&& a) {std::cout << "A move operator=" << std::endl;  return *this; }
};

int main () {
    std::vector<A> va;
    // Now there's enough room for two elements
    va.reserve(2);
    std::cout <<"push:" << std::endl;
    va.push_back(A());
    std::cout <<std::endl<< "emplace:" << std::endl;
    va.emplace_back(A());

    std::cout <<std::endl<< "end:" << std::endl;

    return 0;
}

对应的输出是：

push:
A const
A move const
A dest

emplace:
A const
A move const
A dest

end:
A dest
A dest

我们可以让事情变得更有效率吗？是的！ emplace_back 接受您提供的任何参数，并将它们转发给A 的构造函数。因为A 有一个不带参数的构造函数，所以您也可以使用不带参数的emplace_back！换句话说，我们改变了

va.emplace_back(A());

到

va.emplace_back(); // No arguments necessary since A is default-constructed

这导致没有复制，也没有移动：

push:
A const
A move const
A dest

emplace:
A const

end:
A dest
A dest

关于向量大小调整的说明： 请务必注意std::vector 的实现很聪明。如果A 是一个可简单复制的类型，std::vector 可能能够使用类似于realloc 的系统函数就地调整大小而无需额外复制。但是因为As 的构造函数和析构函数都包含代码，所以这里不能使用realloc。