每周技巧 #112：emplace 与 push_back

本文翻译自 Abseil 官网的 Tip of the Week #112: emplace vs. push_back。

原文最初作为 totw/112 发布于 2016 年 2 月 25 日。

作者：Geoff Romer

修订于 2017-08-30。

“我们越少使用自己的力量，它就会越强大。”— Thomas Jefferson

你可能已经知道（如果不知道，见 TotW 65），C++11 引入了一种强大的新方式向容器插入项目：emplace 方法。它们允许你使用对象的任意构造函数，在容器内部就地构造对象。这包括移动构造函数和拷贝构造函数，所以结果是：任何时候只要你能使用 push 或 insert 方法，你都可以改用 emplace 方法，而不需要其他改动：

1
2
3
4
5
6
7

std::vector<string> my_vec;
my_vec.push_back("foo");     // 这没问题，所以……
my_vec.emplace_back("foo");  // 这也没问题，并且结果相同

std::set<string> my_set;
my_set.insert("foo");        // 这里也一样：任何 insert 调用
my_set.emplace("foo");       // 都可以重写成 emplace 调用。

这引出了一个显然的问题：你应该用哪个？我们是不是应该干脆抛弃 push_back() 和 insert()，一直使用 emplace 方法？

我用另一个问题来回答这个问题：下面两行代码做什么？

1
2

vec1.push_back(1<<20);
vec2.emplace_back(1<<20);

第一行相当直接：它把数字 1048576 添加到 vector 末尾。然而第二行没那么清楚。不知道 vector 的类型，我们就不知道它调用了什么构造函数，因此无法真正说出这行在做什么。例如，如果 vec2 是 std::vector<int>，那这一行和第一行一样，只是把 1048576 添加到末尾；但如果 vec2 是 std::vector<std::vector<int>>，第二行会构造一个包含一百多万个元素的 vector，过程中分配数 MB 内存。

因此，如果你可以在相同参数下选择 push_back() 或 emplace_back()，选择 push_back() 往往会让代码更可读，因为 push_back() 更具体地表达了你的意图。选择 push_back() 也更安全：假设你有一个 std::vector<std::vector<int>>，想把一个数字追加到第一个 vector 末尾，但不小心忘了下标。如果你写 my_vec.push_back(2<<20)，会得到编译错误，并很快发现问题。另一方面，如果你写 my_vec.emplace_back(2<<20)，代码会编译，直到运行时你才会发现问题。

确实，当涉及隐式转换时，emplace_back() 可能比 push_back() 稍快。例如，在开头的代码中，my_vec.push_back("foo") 会从字符串字面量构造一个临时 string，然后把该 string 移入容器；而 my_vec.emplace_back("foo") 直接在容器中构造 string，避免了额外移动。对于更昂贵的类型，这可能是使用 emplace_back() 而不是 push_back() 的理由，尽管它有可读性和安全性成本；但也可能不是。性能差异经常并不重要。一如既往，经验法则是：除非性能收益大到能在应用基准测试中体现出来，否则应该避免让代码更不安全或更不清晰的“优化”。

所以一般来说，如果 push_back() 和 emplace_back() 能使用相同参数工作，你应该优先使用 push_back()；insert() 与 emplace() 也是如此。