每周技巧 #65：把东西放到该放的位置

本文翻译自 Abseil 官网的 Tip of the Week #65: Putting Things in their Place。

原文最初作为 totw/65 发布于 2013 年 12 月 12 日。

作者：Hyrum Wright

“让我解释一下。不，太多了。让我总结一下。”– Inigo Montoya

C++11 为向标准容器插入元素添加了一种新方式：emplace() 系列方法。这些方法会直接在容器内部创建对象，而不是先创建一个临时对象，再把该对象复制或移动到容器中。对几乎所有对象来说，避免这些拷贝都更高效；它也让在标准容器中存储只可移动对象（例如 std::unique_ptr）更容易。

旧方式和新方式

我们用 vector 看一个简单例子，对比两种风格。第一个例子使用 C++11 之前的代码：

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class Foo {
 public:
  Foo(int x, int y);
  …
};

void addFoo() {
  std::vector<Foo> v1;
  v1.push_back(Foo(1, 2));
}

使用较旧的 push_back() 方法时，会构造两个 Foo 对象：一个是临时实参，另一个是 vector 中从该临时对象移动构造出来的对象。

我们可以改用 C++11 的 emplace_back()，这样只有一个对象会直接在 vector 的内存中构造。由于 “emplace” 系列函数会把参数转发给底层对象的构造函数，我们可以直接提供构造函数参数，不再需要创建临时 Foo：

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void addBetterFoo() {
  std::vector<Foo> v2;
  v2.emplace_back(1, 2);
}

对只可移动操作使用 emplace 方法

到目前为止，我们看到的是 emplace 方法改善性能的情况。但它们也能让之前不可能的代码变得可行，例如在容器中存储 std::unique_ptr 这样的只可移动类型。考虑这段代码：

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std::vector<std::unique_ptr<Foo>> v1;

你会如何向这个 vector 插入值？一种方式是使用 push_back()，并直接在它的实参中构造值：

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v1.push_back(std::unique_ptr<Foo>(new Foo(1, 2)));

这种语法能工作，但有点笨重。遗憾的是，绕开这种困惑的传统方式充满复杂性：

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Foo *f2 = new Foo(1, 2);
v1.push_back(std::unique_ptr<Foo>(f2));

这段代码可以编译，但在插入之前，原始指针的所有权并不清晰。更糟的是，vector 现在拥有这个对象，但 f2 仍然有效，之后可能被意外删除。对不了解情况的读者来说，这种所有权模式可能很困惑，尤其是构造和插入不像上面这样连续发生时。

其他方案甚至无法编译，因为 unique_ptr 不可拷贝：

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std::unique_ptr<Foo> f(new Foo(1, 2));
v1.push_back(f);             // 无法编译！
v1.push_back(new Foo(1, 2)); // 无法编译！

使用 emplace 方法，可以让你在创建对象的同时插入它，这更直观。在其他情况下，如果你需要把 unique_ptr 移入 vector，也可以这样做：

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std::unique_ptr<Foo> f(new Foo(1, 2));
v1.emplace_back(new Foo(1, 2));
v1.push_back(std::move(f));

把 emplace 和标准迭代器结合起来，也可以在 vector 的任意位置插入对象：

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v1.emplace(v1.begin(), new Foo(1, 2));

不过，从实践角度看，我们并不希望看到这些构造 unique_ptr 的方式。请使用 std::make_unique（C++14 起）或 absl::make_unique（如果你仍在 C++11）。

结论

本技巧中我们用 vector 做例子，但 emplace 方法也适用于 map、list 和其他 STL 容器。和 unique_ptr 结合使用时，emplace 能带来良好封装，并让堆分配对象的所有权语义以前所未有的方式变得清晰。希望这能让你感受到容器方法中新 emplace 家族的力量，并愿意在自己的代码中恰当地使用它们。