C++,vector<T>::insert()和push()调用拷贝构造而emplace()根据传入参数列表做函数匹配决定调用自定义构造函数或拷贝构造函数

C++构造与拷贝
本文通过具体示例解析了C++中Type类的各种构造方式,包括默认构造、自定义构造、拷贝构造及析构的过程。展示了在使用std::vector时不同插入方式对构造与拷贝的影响。

《C++ Primer》拷贝、赋值与销毁,P441:

 

 

class Type{
    public:
    string str;
    Type():str(""){                     // 默认构造
        cout<<"calling Type()"<<endl;
    }
    Type(string strv):str(strv){        // 自定义构造
        cout<<"calling Type(string)"<<endl;
    };
    Type(const Type &obj):str(obj.str){ // 拷贝构造
        cout<<"calling Type(const Type &)"<<endl;
    };
    ~Type(){
        cout<<"calling ~Type()"<<endl;
    }
};
int main(int argc,char **argv){
    vector<Type> arr(2);    
    /* 共调用1次默认构造、2次拷贝构造、3次析构,
    默认构造1个实例后拷贝构造两个实例到vector,最后3个实例全部析构
    1、拷贝构造的确是构造,是从无到有,错误认知是”默认构造两个实例后拷贝到这两个实例“
    */
    cout<<"&arr[0]: "<<&arr[0]<<endl;   // 输出扩容前的数组起始地址
    cout<<"0"<<endl;
    Type *pobj = new Type((string)"a");
    Type &obj(*pobj);
    cout<<"1"<<endl;
    arr.insert(arr.end(),obj);   // 等价于arr.push(obj)
    // arr.push_back(obj);       // 等价于arr.insert(arr.end(),obj)
    /* 扩容调用两次拷贝构造“移动”已有的两个元素,insert()时又调用一次拷贝构造
    insert()结束后析构旧地址的两个元素
    */
    cout<<"&arr[0]: "<<&arr[0]<<endl;   // 输出扩容后的数组起始地址
    cout<<"size: "<<arr.size()<<endl;   // 3
    arr.emplace(arr.end(),(string)"b"); 
    /*emplace()根据传入的参数列表进行函数匹配,调用了自定义构造函数
    ,不像insert()或push()调用拷贝构造*/
    cout<<"size: "<<arr.size()<<endl;   // 4
    arr.emplace(arr.end(),obj); // 将调用拷贝构造函数
    cout<<"2"<<endl;
    delete pobj;        // 析构堆上对象
    cout<<"3"<<endl;
}

<think>好的,我现在需要帮助用户理解C++中嵌套向量的插入函数实现。首先,用户的问题是关于vector of vectorinsert操作,所以我得先回忆一下C++vector的基本用法嵌套结构。 用户提到的是嵌套向量,也就是一个vector里面每个元素又是一个vector。这种情况下,插入操作可能需要考虑外层vector内层vector的结构。比如,用户可能想知道如何在外层vector的某个位置插入一个新的内层vector者如何在内层vector中插入元素。 接下来,我需要考虑insert函数的具体实现。标准库中的vectorinsert方法,可以插入单个元素多个元素。对于嵌套的vector,可能需要在外层调用insert参数是一个内层vector。例如,在位置i插入一个空的vector者插入一个已经存在的vector副本。 然后,还要注意性能问题。根据引用[1]中的内容,static_vector的插入操作是真正的O(1),而std::vector的某些操作是摊销常数复杂度。但这里用户可能使用的是标准vector,所以需要考虑插入时可能引发的内存重新分配元素移动,尤其是在外层vector中间插入时,后面的元素都需要后移,时间复杂度是O(n),n是元素数量。 另外,用户可能对如何正确使用insert函数参数有疑问,比如迭代器位置、插入的元素值范围。需要给出示例代码,比如在嵌套vector的特定位置插入一个新的内层vector者在内层vector中插入元素。 还需要考虑错误处理,比如迭代器是否有效,插入位置是否超出范围等。但通常标准库的insert会抛出异常导致未定义行为,如果位置不正确,所以代码中需要确保迭代器的有效性。 可能的实现步骤包括:确定插入的位置,创建要插入的内层vector调用外层vectorinsert方法。如果是向现有内层vector插入元素,则需要先获取内层vector的引用,然后调用它的insert方法。 另外,用户可能想知道如何初始化嵌套vector,比如使用resizeemplace_back来构造内层vector,然后再插入元素。者使用emplace直接在外部vector构造内层vector,避免不必要的拷贝。 还要注意,内层vector的插入操作同样会影响其自身的容量性能,尤其是当内层vector很大时,频繁插入可能导致多次重新分配内存。这时候可以考虑使用reserve来预先分配足够空间,减少重新分配次数。 根据引用[3],可能有排序算法的实现涉及到嵌套vector的操作,但用户当前的问题主要是插入函数的实现,所以需要集中在这个点上。 总结,我需要分步骤解释如何在外层内层实现插入操作,提供代码示例,并讨论时间复杂度注意事项,比如性能、预分配错误处理。同时,结合用户提供的引用内容,尤其是关于时间复杂度的部分,来强调不同操作的效率。</think>要理解C++中嵌套向量(`vector<vector<T>>`)的插入函数实现,需要分三个层面分析:容器结构、插入操作类型时间复杂度。以下是具体实现方法及注意事项: --- ### 一、容器初始化 嵌套向量需先初始化外层容器: ```cpp std::vector<std::vector<int>> matrix(3); // 创建3个空的内层vector matrix[0].reserve(5); // 预分配内存提升性能(引用[1]) ``` --- ### 二、插入操作的三种模式 1. **外层插入新行** ```cpp matrix.insert(matrix.begin() + 1, {2,4,6}); // 在第二行插入新vector ``` - 时间复杂度:$O(N+K)$(N=当前行数,K=后续移动行数) 2. **内层插入元素** ```cpp matrix[1].insert(matrix[1].begin() + 2, 99); // 在第二行第三列插入99 ``` - 时间复杂度:$O(M+L)$(M=当前列数,L=后续移动元素数) 3. **批量插入** ```cpp std::vector<int> new_data{7,8,9}; matrix.back().insert(matrix.back().end(), new_data.begin(), new_data.end()); ``` --- ### 三、优化建议 1. 使用`emplace`直接构造元素: ```cpp matrix.emplace(matrix.begin(), 5, 0); // 首行插入5个0 ``` 2. 通过`reserve`预分配内存避免多次扩容(引用[1]) 3. 优先用`empty()`检查空容器(引用[2]) --- ### 四、时间复杂度对比 | 操作类型 | 外层插入 | 内层插入 | |----------------|----------|----------| | 最佳情况 | $O(1)$ | $O(1)$ | | 最坏情况 | $O(N)$ | $O(M)$ | | 是否引发重分配 | 可能 | 可能 | --- ### 五、应用场景示例 ```cpp // 实现矩阵行列扩展 void expand_matrix(std::vector<std::vector<int>>& mat, int new_row_size) { mat.insert(mat.begin(), std::vector<int>(new_row_size)); // 插入新行 for(auto& row : mat) { row.insert(row.begin(), 0); // 每行首列插入0 } } ``` ---
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