C++ 你应该考虑置入操作(emplace)而非插入操作————C++2.0知识补充

C++2.0知识补充

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• C++2.0知识补充
• 1 某些情况下考虑置入而非插入

1 某些情况下考虑置入而非插入

1.1 拥有置入操作的容器

• 1，emplace_back可用于任何支持push_back的标准容器；
• 2，emplace_front可用于任何支持push_front的标准容器；
• 3，任何支持插入操作（除了std::forward_list和std::array以外的所有标准容器）都支持置入操作；
• 4，关联容器提供了emplace_hint来补充带有hint迭代器的insert函数；
• 5，std::forward_list也有emplace_after来补充insert_after

1.2 置入操作占优的条件

在以下条件成立时，置入函数极可能运行的更快：

• 1，待添加的值是以构造而非赋值方式加入容器；
  • 基于节点的容器几乎总是使用构造来添加新值，以及不基于节点的std::vector, std::deque和 std::string（std::array不基于节点，但也不支持插入和置入）。
  • 在非基于节点的容器中，emplace_back使用构造非赋值降新值就位，std::deque的emplace_front也成立。
• 2，传递的实参类型与容器持有之物的类型不同；
  • 只有将类型不同的元素插入到容器中时，才会创建和析构临时对象，才能体现置入操作的优点。
• 3，容器不会由于存在重复值而拒绝待添加的值。
  • 因为如果容器不允许重复值，那么置入操作将会用新值创建一个节点与容器现有节点比较，如果该值已存在，则置入操作就会中止，节点也会被析构，那就意味着构造和析构的成本都被浪费了。

条款1的示例代码如下：

有效率差（创建临时对象）：

std::vector<std::string> vs;
//push_back版本
vs.push_back("xyz")
//编译器实际看到的版本
//创建std::string类型临时对象，并将其传递给push_back
vs.push_back(std::string("xyc"))

//emplace_back版本
//直接从xyz出发在vs内构造std::string类型对象
vs.emplace_back("xyz")

效果相同的示例（不需要创建临时对象，也不需要虚构临时对象）：

std::vector<std::string> vs;

std::string str("hello")
vs.push_back(str)
vs.emplace_back(str)

以赋值方式加入容器（优势消失）：

std::vector<std::string> vs;
vs.emplace(vs.begin(), "xyz");

1.3 注意事项

是否选用置入函数，还有两个问题值得考虑：

• 1，资源相关的问题（在操作资源管理对象容器时，可能会造成内存泄漏【不应该将new 对象名这样的表达式传递给emplace_back、push_back等大多数函数】）；
• 2，置入函数可能会执行在插入函数中会被拒绝的类型（与带有explicit声明修饰的析构函数之间的互动）【确保传递正确的参数】。

条款1示例代码：

调用push_back：创建std::shared_ptr<Widget>临时对象，用于持有从new Widget返回的裸指针，即使内存不足，插入失败，std::shared_ptr的析构函数也会释放临时对象；
调用emplace_back版本：new Widget返回的裸指针被完美转发，但是如果内存不足，置入失败，指向Widget对象的指针丢失，堆上的Widget对象将造成泄漏。

class Widget{};

void killWidget(Widget* pWidget){}

int main(){
    std::list<std::shared_ptr<Widget>> ptrs;
    //push_back版本
    ptrs.push_back(std::shared_ptr<Widget>(new Widget, killWidget));
    ptrs.push_back({new Widget, killWidget});
    //emplace_back版本
    ptrs.emplace_back(std::shared_ptr<Widget>(new Widget, killWidget));
    ptrs.emplace_back(new Widget, killWidget);
    }

条款一的解决方法（但是emplace_back和push_back版本差别不大）：

class Widget{};

void killWidget(Widget* pWidget){}

int main(){
    std::list<std::shared_ptr<Widget>> ptrs;
    std::shared_ptr<Widget> spw(new Widget, killWidget);//构造Widget并用spw管理
    //push_back版本
    //ptrs.push_back(std::move(spw));
    //emplace_back版本
    ptrs.emplace_back(std::move(spw));
    }

条款2示例代码：

调用push_back：编译失败，因为const char*指针类型的std::regex构造函数以explicit声明，类型转换就被阻止了。
调用emplace_back：向std::regex构造函数传递的是个构造函数的实参（并不被视为隐式类型转换），编译器看来等同于std::regex r(nullptr);，这样虽然可以通过编译，但是std::regex接受的却是一个没有意义空指针，问题将会被隐藏。

	//下一行代码无法通过编译，因为复制初始化禁止使用那个构造函数
    std::vector<std::regex> regexs;
    //regexs.push_back(nullptr);//error: no matching member function for call to 'push_back'
    //下面代码正常通过编译
    //直接初始化允许使用接受指着的、带有explicit声明的std::regex构造函数
    regexs.emplace_back(nullptr);

编译结果的详细解释：push_back和emplace_back分别对应复制初始化和直接初始化，而复制初始化不允许调用带有explicit声明修饰的构造函数。

//复制初始化
    std::regex r1 = nullptr;//报错
//直接初始化
    std::regex r2(nullptr);