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[C++] vector 中使用 push_back() 和 emplace_back() 的差別

今天在刷題的時候，看到一位分享自己解題思路的網友，他的程式碼中所有宣告的 vector 陣列，全部都使用 emplace_back()。那時候我可看不明白了，從我在大學上課開始寫時，老師都是教寫 push_back() 的啊？

實際上，emplace_back() 和 push_back() 都是在陣列的尾端加入一個元素（element），但實際上，兩者的性能是存在著差距的。

效能比較

網路上每次談到這個這兩種吧同方式效能的話題，都會看到以下這段範例的程式碼。

#include<iostream>
#include<vector>
using namespace std;


class MyClass {
private:
    int x_ = 0;
    int y_ = 0;

public:
    MyClass(int x, int y) : x_(x), y_(y) {
        cout << "Create class" << endl;
    }

    ~MyClass() {
        cout << "Destroy class" << endl;
    }

    // Copy constructor
    MyClass(const MyClass& my_class) {
        cout << "Copy Constructor Called" << endl;
        x_ = my_class.x_;
    }

    // Move constructor
    MyClass (MyClass&& my_class) noexcept {
        cout << "Move Constructor Called" << endl;
        x_ = move(my_class.x_);
    }
};


int main() {
    vector<MyClass> v;
    v.reserve(2);

    cout << "\n--- push_back ---" << endl;
    v.push_back(MyClass(1, 2));

    cout << "\n--- emplace_back ---" << endl;
    v.emplace_back(1, 2);

    cout << "\n--- Finished ---" << endl;

    return 0;
}


Output:

--- push_back ---
Create class
Move Constructor Called
Destroy class

--- emplace_back ---
Create class

--- Finished ---
Destroy class
Destroy class


push_back() 是在容器（container）的尾端新增一個新的元素，接著再把要新增的『數值』移動、複製到該元素上。

emplace_back() 則是在容器的尾端直接建構（construct）新值的物件。所以，通常來說，使用 emplace_back() 會比 push_back() 來得更快。

那麼，我們是否就從此用 emplace_back() 來取代 push_back() 呢？

實際上，根據我的理解，存在著兩種情況最好不是輕易地使用 emplace_back() 來取代 push_back()。

  1. 程式可能會需要在 C++11 以前的版本編譯，在這個版本以前並沒有 emplace_back()
  2. 我們不清楚建構函式（constructor）是哪種的情況

References 的連結中給出了一個清楚的說明：

std::vector<std::vector<int>> vec1, vec2;
// vec1.push_back(1000000);  // compile error 
vec2.emplace_back(1000000);
std::cout << "Vector Size = " << vec2.at(0).size() << std::endl;


Output:

Vector Size = 1000000


使用 push_back() 的時候，由於賦值會編譯錯誤，所以我們會收到編譯器的警告；然而在使用 emplace_back() 的時候，我們錯誤地建構了 1,000,000 個 vector —— 這是非常恐怖的記憶體開銷。

所以，要使用 emplace_back() 優化我們的程式時，也需要注意這些事項。

References

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