vector的push_back v.s. emplace_back

vector的push_back v.s. emplace_back

正文

在 C++ 的 std::vector 中，emplace_back 和 push_back 都用于向容器末尾添加元素，但它们的实现方式和性能特点有明显差异。以下是两者的核心区别：

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1. 参数传递与构造方式

方法	参数类型	构造行为
push_back	已构造的对象	接受一个对象，通过 拷贝或移动 到容器末尾。
emplace_back	构造参数（直接传递参数）	直接在容器内存中 原地构造对象，无需临时对象。

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2. 性能差异

• push_back：

  • 若参数是临时对象（如右值），会触发 移动构造（如果对象可移动）。
  • 若参数是左值，会触发 拷贝构造。
  • 示例：

    std::vector<MyClass> vec;
    MyClass obj(1, 2, 3);
    vec.push_back(obj);          // 拷贝构造
    vec.push_back(MyClass(4,5,6)); // 移动构造（临时对象）
    

• emplace_back：

  • 直接通过参数构造对象，避免临时对象的创建，性能更优。
  • 示例：

    std::vector<MyClass> vec;
    vec.emplace_back(1, 2, 3); // 直接调用 MyClass(int, int, int) 构造函数
    

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3. 适用场景

场景	推荐方法
添加已存在的对象（左值）	push_back
添加临时对象（右值）	push_back + std::move
直接构造对象（避免临时对象）	emplace_back
对象不可拷贝/不可移动	必须用 emplace_back

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4. 语法对比

// push_back：需要构造临时对象
vec.push_back(MyClass(a, b, c));

// emplace_back：直接传递构造参数
vec.emplace_back(a, b, c);

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5. 特殊情况与注意事项

1. 隐式类型转换：

   • push_back 可能因类型不匹配而失败，而 emplace_back 允许隐式调用构造函数。

     struct MyClass {
         explicit MyClass(int x) {} // explicit 构造函数
     };
     
     std::vector<MyClass> vec;
     vec.push_back(10);    // 错误：不能隐式转换 int 到 MyClass
     vec.emplace_back(10); // 正确：直接调用 MyClass(int)
     

2. 性能陷阱：

   • 若对象本身构造代价低（如内置类型 int, double），emplace_back 与 push_back 性能差异可忽略。
   • 对复杂对象（如包含动态内存的类），emplace_back 通常更高效。

3. 异常安全性：

   • emplace_back 可能在构造过程中抛出异常，此时容器保持原状（强异常安全保证）。

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总结

• 优先使用 emplace_back：当需要直接通过参数构造对象时（尤其是对象构造成本高或不可拷贝/移动时）。
• 使用 push_back：当已有对象或需要显式控制拷贝/移动行为时。

通过合理选择二者，可以显著优化代码性能并简化逻辑。