【C++11新特性】emplace与insert

C++11中大部分的容器对于添加元素除了传统的 insert 或者　pusb_back/push_front 之外都提供一个新的函数叫做　emplace。 比如如果你想要向 vector 的末尾添加一个数据

nums.push_back(1);
nums.empace_back(1);

临时变量

emplace 相较于insert最大的作用是避免产生不必要的临时变量。举例说明：

/// 定义结构体可以使用大括号法构造对象
struct Obj{
    Obj(int a, int b);
};

vector v;
v.emplace(Obj.begin(), 0,0);      /// 没有临时变量产生
v.insert(Obj.begin(), obj(0, 0)); /// 需要产生一个临时变量
v.insert(Obj.begin(), {0, 0});    /// 需要产生一个临时变量

emplace 的语法看起来比较特别，后面两个参数自动用来构造 vector 内部的 Obj对象。这是因为其内部利用了 C++11 的两个新特性 变参模板 和 完美转发。

• 变参模板: 函数可以接受任意参数，适用于任意对象的构建。
• 完美转发: 使得接收下来的参数能够原样完美地传递给对象的构造函数，这带来另一个方便性就是即使是构造函数声明为 explicit 它还是可以正常工作，因为它不存在临时变量和隐式转换。

性能区别

• insert、push_back之所以慢的原因在与创建临时对象时,需要申请内存空间, 申请内存空间一向是耗时很严重的操作;之后再通过拷贝构造函数把创建的临时对象复制到vector空间中，期间的复制操作也是需要CPU时间的;
• emplace_back之所以快的其原因是直接在vector中已有的空间上, 调用了构造函数, 节省了临时对象的内存空间申请以及移动构造函数的复制操作.

emplace实现原理

• push_back先向容器尾部添加一个右值元素(临时对象)，然后调用构造函数构造出这个临时对象，最后调用移动构造函数将这个临时对象放入容器中并释放这个临时对象。
  注：最后调用的不是拷贝构造函数，而是移动构造函数。因为需要释放临时对象，所以通过std::move进行移动构造，可以避免不必要的拷贝操作
• emplace_back在容器尾部添加一个元素，调用构造函数原地构造，不需要触发拷贝构造和移动构造。因此更加高效。

三种构造函数的声明方式：

/// 构造函数
Student(Student&& s) : name(std::move(s.name)), age(s.age);
/// 拷贝构造
Student(const Student& s) : name(std::move(s.name)), age(s.age);
/// 移动构造函数
Student(string&& n, int a) : name(std::move(n)), age(a);

emplace_back函数，它通过完美转发实现了在vector中插入时直接在容器内构造对象，省略了创建临时对象的操作。我们看下它的代码就不难理解.

template>
    class vector
        : public _Vector_alloc<_Vec_base_types<_Ty, _Alloc>>
{
...
public:
  template
  decltype(auto) emplace_back(_Valty&&... _Val)
  { // insert by perfectly forwarding into element at end, provide strong guarantee
        if (_Has_unused_capacity())
    {
       return (_Emplace_back_with_unused_capacity(_STD forward<_Valty>(_Val)...));
    }

    _Ty& _Result = *_Emplace_reallocate(this->_Mylast(), _STD forward<_Valty>(_Val)...);

    return (_Result);
  }
...
};

对于上面案例中的vector来说，_Ty是string，调用vector.emplace_back("6666")，则_Valty就是const char*，通过完美转发机制（forward<_Valty>）最终将传入的参数_Val（本例中就是"6666"）传入string的构造函数中，实现了直接从list中一步到位构造对象，省略了创建临时对象的过程，从而减少了创建的时间。