[C++] C++11新特性之emplace、emplace_back、emplace_front操作

本文介绍了C++11引入的emplace、emplace_back、emplace_front操作,它们构造而不拷贝元素。对比了emplace与push在处理左值和右值时的效率,右值时emplace效率更高,左值时两者效率相同。还提及reserve和resize操作,以及emplace参数需与元素构造函数匹配。

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emplace操作

C++11新标准引入了三个新成员:emplace、emplace_back、emplace_front,分别对应insert、push_back、push_front

emplace操作构造而不拷贝元素

  • 调用push或者insert时,将元素类型的对象传递出去,这些对象被拷贝到容器当中,或者创建一个局部临时对象,并将其压入容器
  • 调用emplace时,则是将参数传递给元素类型的构造函数,emplace成员使用这些参数在容器管理的内存空间中直接构造元素,没有拷贝的操作

代码举例:

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;

//定义一个student类型
struct student {
  student() = default;
  student(const std::string &str, int num) : name_(str), num_(num) {
      cout << name_ << " constructor called" << endl;
  }
  student(student &stu) {
      this -> name_ = stu.name_;
      this -> num_ = stu.num_;
      cout << name_ << " copy constructor called" << endl;
  }
  student(student &&stu) {
      this -> name_ = stu.name_;
      this -> num_ = stu.num_;
      cout << name_ << " move constructor called" << endl;
  }
  ~student() {
      cout << name_ << " destructor constructor called" << endl;
  }
  std::string name_;
  int num_;
};

int main() {
  vector<student> stu_vec;
  stu_vec.reserve(10); // 不提前reserve会有多次拷贝操作
  cout << "==========emplace_back right val==========" << endl;
  stu_vec.emplace_back(student("lily", 3));
  cout << stu_vec.size() << endl;//size = 1
  stu_vec.emplace_back("bob", 1);//在stu_vec末尾构造一个student对象,使用2个参数的student构造函数
  cout << stu_vec.size() << endl;//size = 2

  cout << "==========push_back right val=========" << endl;
  stu_vec.push_back(student("tom", 2));//正确,创建一个临时的student对象,传递给push_back
  cout << stu_vec.size() << endl;//size = 3
//   stu_vec.push_back("tom", 2);//错误,没有接受2个参数的push_back版本,push不支持直接构造

  cout << "==========emplace_back left val==========" << endl;
  student stu1("mike", 4);
  stu_vec.emplace_back(stu1);
  cout << stu_vec.size() << endl;//size = 4

  cout << "==========push_back left val==========" << endl;
  student stu2("jeck", 5);
  stu_vec.emplace_back(stu2);
  cout << stu_vec.size() << endl;//size = 5
  return 0;
}

reserve操作为容器预留足够的空间,避免不必要的重复分配

意思就是vector的size超过capacity时会重新进行内存分配(一般是double),并把原有的数据拷贝到新申请的地址。这是vector的实现细节。

  • reserve() 为容器预留足够的空间,避免不必要的重复分配。预留空间大于等于字符串的长度。预留空间可以通过capacity()查看。

  • resize() 调整字符串的大小。如果字符串长度变小,多余的字符会被截掉。若长度变大,可以设置填充的字符。长度可以通过size()查看。

上面代码的运行结果:

根据运行结果来看,可以得到几条结论:

  • emplace和push的对象是右值的时候
    • emplace函数在容器中直接构造,push不支持直接构造
    • push则是先构造一个临时对象,再把该对象拷贝到容器中,临时对象还需要析构
    • 针对构造好的右值,emplace和push没有区别
    • 所有针对右值,emplace的效率更高
  • emplace和push的对象是左值
    • emplace是直接把构造好的左值对象拷贝到容器当中
    • push也是直接把构造好的左值对象拷贝到容器当中
    • 所以针对左值,emplace和push的效率是一样的

emplace的参数根据元素类型而变化

empalce函数在容器中直接构造元素。传递给emplace函数的参数必须与元素类型的构造函数匹配

<think>好的,我现在需要回答用户关于C++中del.emplace_back(p)的问题。首先,我得回忆一下emplace_back的基本概念。emplace_backC++11引入的成员函数,用于在容器的末尾直接构造元素,而不是先构造再拷贝或移动。这样可以提高效率,特别是对于复杂对象。 接下来,用户给出的例子是del.emplace_back(p),这里的del应该是一个支持emplace_back的容器,比如std::vector、std::deque等。p可能是一个指针或者对象,需要确认emplace_back的参数类型。emplace_back的参数应该与容器元素类型的构造函数参数匹配。如果p是指针,而容器存储的是指针,那么emplace_back(p)会将p添加到容器末尾。但如果容器存储的是对象,而p是指向该对象的指针,可能需要解引用,但emplace_back会尝试用指针构造对象,这可能导致错误。 然后,我需要查阅相关的C++标准库资料,确保我的理解正确。根据引用中的例子,比如用户提供的代码中有使用push_front向deque添加元素,而emplace_back则是类似的,但直接在容器内构造元素。例如,引用[5]提到了vector的push_back,而emplace_back是更高效的替代。 另外,需要注意emplace_back和push_back的区别。push_back需要传递一个已构造的对象,而emplace_back接受构造函数的参数,直接在容器中构造。但在这个问题中,用户的情况是传递p作为参数,所以需要看p的类型。如果容器存储的是指针,那么emplace_back(p)和push_back(p)效果相同,都是添加指针。但如果容器存储的是对象,而p是对象的指针,这可能会导致类型不匹配,除非容器元素类型是某种指针类型。 还需要考虑emplace_back的返回值。C++17之后,emplace_back返回引用到新插入的元素,而之前是void。但用户的问题可能更关注基本用法。 最后,结合用户提供的引用,例如引用[5]中提到的push_back后迭代器失效的问题,可能需要提醒用户在使用emplace_back后,迭代器可能会失效,特别是对于vector这样的容器,因为可能会重新分配内存。 总结一下,我需要解释emplace_back的作用,对比push_back,说明del.emplace_back(p)的具体情况,并给出示例代码。同时,注意用户提供的引用中的相关信息,比如容器类型和可能的陷阱。</think>### C++中`del.emplace_back(p)`的含义与用法解释 #### 1. 基本概念 `del.emplace_back(p)`是C++标准库容器(如`std::vector`、`std::deque`、`std::list`等)的成员函数,用于**直接在容器末尾构造一个新元素**,而非通过拷贝或移动已有对象。其核心优势是避免临时对象的创建,提升性能(尤其对复杂对象)[^1][^3]。 #### 2. 语法与参数 - **语法**:`容器对象.emplace_back(构造参数...)` - **参数**:需匹配容器元素类型的构造函数参数。例如: - 若容器元素是`std::string`,则`emplace_back("text")`会调用`std::string(const char*)`构造函数。 - 若元素是自定义类`Person`,且构造函数为`Person(int, std::string)`,则需传递`emplace_back(25, "Alice")`。 #### 3. `del.emplace_back(p)`的具体分析 假设`del`是某种容器,`p`可能是以下两种情况: 1. **`p`是对象指针**: 若容器存储元素类型为指针(如`std::vector<MyClass*>`),则`emplace_back(p)`会将指针`p`添加到容器末尾,等价于`push_back(p)`。 ```cpp std::vector<MyClass*> del; MyClass* p = new MyClass(); del.emplace_back(p); // 添加指针p到容器末尾 ``` 2. **`p`是构造参数**: 若容器存储元素类型为对象(如`std::vector<MyClass>`),且`MyClass`有构造函数接受`p`的类型,则`emplace_back(p)`会直接构造对象。 ```cpp std::vector<std::string> del; const char* p = "Hello"; del.emplace_back(p); // 直接调用std::string(const char*)构造元素 ``` #### 4. 与`push_back`的区别 | 特性 | `emplace_back` | `push_back` | |--------------------|------------------------------------|-----------------------------------| | 参数类型 | 构造参数 | 已构造的对象或右值引用 | | 临时对象 | 无 | 可能生成临时对象(需移动/拷贝) | | 性能 | 更高效(避免拷贝/移动) | 可能低效 | | 返回值(C++17+) | 返回新元素的引用 | 无返回值 | #### 5. 示例代码 ```cpp #include <vector> #include <string> class Data { public: Data(int id, std::string name) : id_(id), name_(name) {} private: int id_; std::string name_; }; int main() { std::vector<Data> del; del.emplace_back(1, "Alice"); // 直接调用Data的构造函数 std::vector<std::string> strings; strings.emplace_back("Hello"); // 直接构造std::string return 0; } ``` #### 6. 注意事项 - **类型匹配**:参数必须与容器元素的构造函数严格匹配,否则会导致编译错误。 - **迭代器失效**:对`std::vector`使用`emplace_back`可能导致迭代器失效(因内存重新分配)[^5]。 - **指针管理**:若容器存储指针,需手动管理内存,避免内存泄漏。
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