emplace_back和push_back性能对比

本文通过实验对比了std::vector容器中push_back与emplace_back两种元素插入方式的性能。实验证明,在大量元素插入时,emplace_back由于减少了临时对象的创建与销毁,性能优于push_back。

push_back()函数向容器中加入一个临时对象(右值元素)时, 首先会调用构造函数生成这个对象,然后条用拷贝构造函数将这个对象放入容器中, 最后释放临时对象。
emplace_back()函数向容器中中加入临时对象, 临时对象原地构造,没有赋值或移动的操作

#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <iostream>
#include <chrono>
#include <vector>

struct data{
    int a;
    int b;
    int c;
    data(int a_ , int b_ , int c_): a(a_) , b(b_) , c(c_)    {

    }

    friend std::ostream & operator << (std::ostream &os, data &vt)//在类中或结构体中定义必须为友元类型,其他地方则不需要
    {
        os<<vt.a<<","<<vt.b << "," << vt.c << std::endl ;
        return os ;
    }
};

int main()
{
    std::vector<data> vec1 , vec2;
    auto start_time = std::chrono::steady_clock::now();
    for (int i = 0 ; i < 10000000 ; ++i)
    {
        vec1.push_back(data(i , i , i));
    }
    auto end_time = std::chrono::steady_clock::now();
    auto cost_time = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end_time - start_time).count();
    std::cout << "push_back cost time: " << cost_time << std::endl;

    start_time = std::chrono::steady_clock::now();
    for (int i = 0 ; i < 10000000 ; ++i)
    {
        vec2.emplace_back(i , i , i);
    }
    end_time = std::chrono::steady_clock::now();
    cost_time = std::chrono::duration_cast<std::chrono::milliseconds>(end_time - start_time).count();
    std::cout << "emplace_back cost time: " << cost_time << std::endl;

    std::cout << "vec1[100]: " << vec1[100] << std::endl;
    std::cout << "vec2[100]: " << vec2[100] << std::endl;
    return 1;
}

运行结果

push_back cost time: 204
push_back cost time: 133
vec1[100]: 100,100,100
vec2[100]: 100,100,100

如果只是单纯的往容器中加入单个元素,二者性能并无多大差异。

`emplace_back``push_back`是C++标准库容器(如`std::vector`、`std::list`等)用来向容器尾部添加元素的成员函数,二者存在以下区别: ### 函数类型 - `emplace_back`是函数模板,且是可变参数模板,通过传入不同参数类型,实例化出不同类型的`emplace_back`函数;`push_back`是类成员函数[^1]。 ### 底层实现 - `emplace_back`直接接受构造对象所需的参数列表,在容器内部直接构造对象,避免临时对象的创建。 ```cpp #include <vector> #include <iostream> class Vertex { public: Vertex(int x, int y, int z) { std::cout << "Vertex constructor called" << std::endl; } Vertex(const Vertex&) { std::cout << "Vertex copy constructor called" << std::endl; } Vertex(Vertex&&) { std::cout << "Vertex move constructor called" << std::endl; } }; int main() { std::vector<Vertex> vec1; vec1.push_back(Vertex(1, 2, 3)); std::vector<Vertex> vec2; vec2.emplace_back(1, 2, 3); return 0; } ``` ### 性能差异 对于`std::vector<int>`这样的基本数据类型,`push_back``emplace_back`的性能差异通常是微乎其微的,因为它们的行为在这种情况下是相似的。但对于大型或复杂对象,性能差异明显: - `push_back`若传递对象,可能涉及临时对象的构造及后续的拷贝/移动操作,尤其对大型或复杂对象性能影响显著。 - `emplace_back`直接在容器内存中构造对象,省去临时对象的步骤,性能更优。例如,对于包含多个参数的构造函数,`emplace_back`减少了一次构造一次移动/拷贝操作[^2][^3][^4]。 ### 适用场景 - 优先使用`emplace_back`的情况:需要直接通过构造参数添加元素时,尤其是对象构造开销较大时。 - 使用`push_back`的情况:已有现成对象需插入容器,或代码可读性更重要时(如明确传递对象)[^3][^4]。
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