push_back 和 emplace_back
本来以为自己对 push_back 和 emplace_back 的理解还行，直到我室友伦伦问了一个关于 push_back 和 emplace_back 的问题。死去的 modern effective c++ 记忆又开始攻击我…因此，我痛定思痛，在阅读了大量文献之后写下本文。
（全篇 1200 字阅读大约需要 8 分钟）
撰写本文出于两点原因：
- 该问题在面试频频出现
- 网上众说纷纭，缺乏系统全面的解释
什么是 push_back？什么是 emplace_back?
push_back
我们在使用 STL 容器时，以 std::vector 为例，经常会用到 push_back 向数组尾部添加一个新的元素。push_back 的作用：向容器尾部添加一个新的元素。
如果我们熟悉 c++ 模板编程，并且对底层实现有兴趣不妨看看它的定义：(没兴趣可以直接跳过)
_CONSTEXPR20 void push_back(const _Ty& _Val) { // insert element at end, provide strong guarantee
_Emplace_one_at_back(_Val);
}
_CONSTEXPR20 void push_back(_Ty&& _Val) {
// insert by moving into element at end, provide strong guarantee
_Emplace_one_at_back(_STD move(_Val));
}
- 除了
vector<bool>之外，push_back函数只存在上述两种重载版本。 - 上述两种版本分别代表传入 左值和右值（由于篇幅问题本文不作讨论）。
- 我们传入的类型必须是
_Ty
什么是 _Ty：在使用模板容器时传入到模板中的类型，比如 vector<int> 那么 _Ty 将会是 int。
emplace_back
emplace_back 在功能上和 push_back 没有区别，在使用上你完全可以放心地把 push_back 替换成 emplace_back（不可逆）。
emplace_back 的定义稍微复杂一些：
template <class... _Valty>
_CONSTEXPR20 decltype(auto) emplace_back(_Valty&&... _Val) {
_Ty& _Result = _Emplace_one_at_back(_STD forward<_Valty>(_Val)...);
return _Result;
}
-
除了
vector<bool>之外，emplace_back函数只存在上述一种版本。 -
可以看到与
push_back不同的是，它接受可变参数（由于篇幅不作展开，有兴趣可以了解 universal reference, variadic arguments）。 -
内部实现上两者没有区别，都调用了
_Emplace_one_at_back()函数。
为什么需要 emplace_back?
这个时候有人就要问了，明明 push_back 就可以实现功能了为什么要整出一个 emplace_back? 不妨一起看看下面这个例子：
int main() {
std::vector<std::string> sentences;
sentences.push_back("hello, world");
return 0;
}
// compile success!
上述代码通过编译，一切看起来万事大吉，但是存在一个隐患：从源码上可以看到 push_back 只接受 _Ty 类型（也就是 std::string），但是 “hello, world” 是 char [13] 类型，显然不满足条件，为啥可以编译通过，这是因为类的隐式转换（见附录）。因此上述代码实际上等价于：
int main() {
std::vector<std::string> sentences;
sentences.push_back(std::string("hello, world"));
return 0;
}
可以看到，上述代码其实在 main 函数里构造了一个临时的 std::string 对象，这是我们不想要看到的（试想某个对象的构造非常消耗时间）。如果利用 emplace_back 就可以完美解决这个问题:
int main() {
std::vector<std::string> sentences;
sentences.emplace_back("hello, world");
return 0;
}
这时我们不再需要隐式转换，因为 emplace_back 接受可变参数，因此直接传入到 emplace_back 函数中进行构造（接下来的操作和 push_back 如出一辙）。
最后看一个综合的例子：
class Person
{
string name;
public:
Person(const char *p)
{
cout << "construct" << endl;
}
Person(const Person &p)
{
cout << "Person(const Person&)" << endl;
}
};
int main()
{
std::vector<Person> persons;
persons.reserve(2);
cout << "---------emplace back---------" << endl;
persons.emplace_back("John");
cout << "---------push back---------" << endl;
persons.push_back("mike");
return 0;
}
// Output:
// ---------emplace back---------
// construct
// ---------push back---------
// construct
// Person(const Person&)
可以看到 emplace_back 只会调用一次构造函数，不会在原地构造完之后再次调用复制构造函数。
emplace_back 的优势
- 可以避免创建临时对象，造成性能损失
后记
尽情地把 push_back 替换为 emplace_back 吧~
虽然 emplace_back 仿佛明显优于 push_back，但是这并不意味这 emplace 就一定优于 insert，因为具体的对象类型，和容器内部的组织形式决定了其有效性。因此，在使用过程中我们还需对 emplace 替换 insert 多加考虑。（可以参考 《modern effective c++》)
Appendix
类的隐式转换：某个类存在单个参数的构造函数，那么我们可以将该类型的参数隐式转换为一个该类对象。比如：文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-477676.html
class Person
{
string name;
public:
Person(const char *p) {
for (int i = 0; i < strlen(p); ++i)
{
name.push_back(p[i]);
}
}
string getName() {
return name;
}
};
int main() {
Person mike = "mike";
cout << mike.getName() << endl;
return 0;
}
// output:
// mike
如果我们不想要这种隐式转换出现，可以用 explicit 来修饰构造函数：文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-477676.html
class Person
{
string name;
public:
explicit Person(char *p) {
for (int i = 0; i < strlen(p); ++i)
{
name.push_back(p[i]);
}
}
string getName() {
return name;
}
};
int main() {
Person mike = "mike";
cout << mike.getName() << endl;
return 0;
}
// compile error
// vector_push_back_test.cpp:62:19: error：conversion from ‘const char [5]’ to non-scalar type ‘Person’ requested
到了这里，关于一篇文章搞懂 push_back 和 emplace_back 的区别的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
