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【C++】vector的push_back和emplace_back

网友: 技术文档 2025-07-30 17:03:28

在 C++ 中，push_back 和 emplace_back 都是 std::vector 提供的成员函数，用于向向量末尾添加元素，但它们在用法和实现上有一些关键区别。以下是详细说明：

1. 基本功能

  • push_back：将一个已经构造好的对象（或值的副本）添加到向量的末尾。
  • emplace_back：直接在向量的末尾构造一个对象，避免额外的拷贝或移动操作。

2. 参数传递

  • push_back：接受一个完整的对象（可以是右值或左值）。如果传入的是左值，会发生拷贝；如果传入的是右值，会发生移动。
  • emplace_back：接受对象的构造函数参数，直接将这些参数转发给对象的构造函数，在容器内就地构造对象。

3. 性能差异

  • push_back：因为需要传入一个构造好的对象，可能会涉及额外的拷贝或移动开销。
  • emplace_back：通过就地构造，避免了不必要的拷贝或移动，通常更高效。

4. 代码示例

#include #include #include struct Person { std::string name; int age; Person(const std::string& n, int a) : name(n), age(a) { std::cout << \"Constructor called for \" << name << \"\\n\"; } Person(const Person& other) : name(other.name), age(other.age) { std::cout << \"Copy constructor called for \" << name << \"\\n\"; }};int main() { std::vector<Person> vec; // 使用 push_back Person p1(\"Alice\", 25); vec.push_back(p1); // 拷贝构造 std::cout << \"----\\n\"; // 使用 push_back 配合 std::move vec.push_back(std::move(p1)); // 移动构造 std::cout << \"----\\n\"; // 使用 emplace_back vec.emplace_back(\"Bob\", 30); // 直接构造，无拷贝或移动 return 0;}
输出：
Constructor called for AliceCopy constructor called for Alice----Copy constructor called for Alice // 注意：这里假设移动被优化为拷贝----Constructor called for Bob
  • push_back(p1)：触发了一次拷贝构造，因为 p1 是左值。
  • push_back(std::move(p1))：通过 std::move 触发移动构造（如果类支持移动语义）。
  • emplace_back(\"Bob\", 30)：直接在向量内存中构造 Person，只调用一次构造函数。

5. 适用场景

  • push_back：适合已有对象需要添加到容器的情况，或者你明确想传递一个完整的对象。
  • emplace_back：适合需要高效构造对象的情况，尤其是当对象构造成本较高或希望避免拷贝时。

6. 注意事项

  • emplace_back 不一定总是更快：如果传入的参数本身需要构造临时对象（例如 emplace_back(std::string(\"test\"), 42)），编译器可能仍会生成临时对象，此时性能可能与 push_back 相近。
  • push_back 更直观：代码可读性上，push_back 更常用且易懂。

假设emplace_back的是一个对象，会如何， 先说答案，会触发拷贝构造函数或移动构造函数！

如果你将一个已经构造好的对象传入 emplace_back，它的行为会与预期有所不同，因为 emplace_back 的设计初衷是接受构造函数的参数并在容器内就地构造对象，而不是直接处理完整的对象。让我们具体分析这种情况：

传入对象情况说明

当你尝试将一个完整的对象传入 emplace_back 时，C++ 编译器会将其视为一个参数，并尝试用这个对象调用目标类型的构造函数。这可能会导致以下几种情况：

  1. 隐式转换或构造：如果目标类型可以用传入的对象构造（比如通过拷贝构造函数或移动构造函数），emplace_back 会在容器内调用相应的构造函数。
  2. 编译错误：如果目标类型的构造函数无法接受这个对象，代码将无法编译。

示例代码

#include #include #include struct Person { std::string name; int age; Person(const std::string& n, int a) : name(n), age(a) { std::cout << \"Constructor called for \" << name << \"\\n\"; } Person(const Person& other) : name(other.name), age(other.age) { std::cout << \"Copy constructor called for \" << name << \"\\n\"; }};int main() { std::vector<Person> vec; // 创建一个对象 Person p1(\"Alice\", 25); // 使用 emplace_back 传入对象 vec.emplace_back(p1); // 注意这里传入的是完整的对象 return 0;}
输出：
Constructor called for AliceCopy constructor called for Alice

分析

  • 在 vec.emplace_back(p1) 中，p1 是一个已经构造好的 Person 对象。
  • emplace_back 会将 p1 作为参数传递给 Person 的拷贝构造函数，在向量内部构造一个新对象。
  • 结果是：仍然会触发一次拷贝构造，而不是直接使用 p1。

这与 push_back(p1) 的行为类似，因为两者最终都会调用拷贝构造函数。区别在于：

  • push_back(p1) 是明确地将 p1 拷贝（或移动）到容器中。
  • emplace_back(p1) 是将 p1 作为参数，间接触发拷贝构造。

如果传入右值对象

如果传入的是右值（例如通过 std::move），emplace_back 会调用移动构造函数：

vec.emplace_back(std::move(p1)); // 触发移动构造
输出（假设有移动构造函数）：
Constructor called for AliceMove constructor called for Alice

与预期设计的差异

emplace_back 的优势在于直接使用构造函数参数（例如 emplace_back(\"Alice\", 25)），从而避免额外的拷贝或移动。

总结

  • 效率：emplace_back 通常更高效，因为它避免了拷贝或移动。但是如果是添加的对象，还是会触发拷贝或者移动（右值）
  • 灵活性：emplace_back 直接用构造函数参数，push_back 需要现成的对象。
  • 选择建议：优先考虑 emplace_back，除非你已经有构造好的对象需要传入。
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