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C++ STL vector添加元素(push_back()和emplace_back())详解

要知道,向 vector 容器中添加元素的唯一方式就是使用它的成员函数,如果不调用成员函数,非成员函数既不能添加也不能删除元素。这意味着,vector 容器对象必须通过它所允许的函数去访问,迭代器显然不行。

在 《STL vector容器详解》一节中,已经给大家列出了 vector 容器提供的所有成员函数,在这些成员函数中,可以用来给容器中添加元素的函数有 2 个,分别是 push_back() 和 emplace_back() 函数。

有读者可能认为还有 insert() 和 emplace() 成员函数,严格意义上讲,这 2 个成员函数的功能是向容器中的指定位置插入元素,后续章节会对它们做详细的介绍。

push_back()

该成员函数的功能是在 vector 容器尾部添加一个元素,用法也非常简单,比如:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> values{};
    values.push_back(1);
    values.push_back(2);
    for (int i = 0; i < values.size(); i++) {
        cout << values[i] << " ";
    }
    return 0;
}
程序中,第 7 行代码表示向 values 容器尾部添加一个元素,但由于当前 values 容器是空的,因此新添加的元素 1 无疑成为了容器中首个元素;第 8 行代码实现的功能是在现有元素 1 的后面,添加元素 2。

运行程序,输出结果为:

1 2

emplace_back()

该函数是 C++ 11 新增加的,其功能和 push_back() 相同,都是在 vector 容器的尾部添加一个元素。

emplace_back() 成员函数的用法也很简单,这里直接举个例子:
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> values{};
    values.emplace_back(1);
    values.emplace_back(2);
    for (int i = 0; i < values.size(); i++) {
        cout << values[i] << " ";
    }
    return 0;
}
运行结果为:

1 2

读者可能会发现,以上 2 段代码,只是用 emplace_back() 替换了 push_back(),既然它们实现的功能是一样的,那么 C++ 11 标准中为什么要多此一举呢?

emplace_back()和push_back()的区别

emplace_back() 和 push_back() 的区别,就在于底层实现的机制不同。push_back() 向容器尾部添加元素时,首先会创建这个元素,然后再将这个元素拷贝或者移动到容器中(如果是拷贝的话,事后会自行销毁先前创建的这个元素);而 emplace_back() 在实现时,则是直接在容器尾部创建这个元素,省去了拷贝或移动元素的过程。

为了让大家清楚的了解它们之间的区别,我们创建一个包含类对象的 vector 容器,如下所示:
#include <vector> 
#include <iostream> 
using namespace std;
class testDemo
{
public:
    testDemo(int num):num(num){
        std::cout << "调用构造函数" << endl;
    }
    testDemo(const testDemo& other) :num(other.num) {
        std::cout << "调用拷贝构造函数" << endl;
    }
    testDemo(testDemo&& other) :num(other.num) {
        std::cout << "调用移动构造函数" << endl;
    }
private:
    int num;
};

int main()
{
    cout << "emplace_back:" << endl;
    std::vector<testDemo> demo1;
    demo1.emplace_back(2);  

    cout << "push_back:" << endl;
    std::vector<testDemo> demo2;
    demo2.push_back(2);
}
运行结果为:

emplace_back:
调用构造函数
push_back:
调用构造函数
调用移动构造函数

在此基础上,读者可尝试将 testDemo 类中的移动构造函数注释掉,再运行程序会发现,运行结果变为:

emplace_back:
调用构造函数
push_back:
调用构造函数
调用拷贝构造函数

由此可以看出,push_back() 在底层实现时,会优先选择调用移动构造函数,如果没有才会调用拷贝构造函数。

显然完成同样的操作,push_back() 的底层实现过程比 emplace_back() 更繁琐,换句话说,emplace_back() 的执行效率比 push_back() 高。因此,在实际使用时,建议大家优先选用 emplace_back()。

由于 emplace_back() 是 C++ 11 标准新增加的,如果程序要兼顾之前的版本,还是应该使用 push_back()。

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