C++——Vector：push_back和emplace_back的区别，测试写入1GB大数据时的性能差距

什么是emplace_back

emplace_back是C++11引入的STL容器成员函数。emplace操作只执行构造而不执行拷贝构造。

如何理解上面这句话？先来看一个场景。

class test
{
public:
    test(){}
    test(int i){ std::cout << "test(int i)" << std::endl; }
    test(const test& _test){ std::cout << "test(const test& _test)" << std::endl; }
};

int main()
{
    std::vector<test> arr;
    arr.reserve(5);

    arr.push_back(1);
    arr.emplace_back(1);

    return 0;
}

test类显式写出了三个构造函数，分别是无参构造、单参数构造、拷贝构造。因为C++中单参数的构造函数支持隐式类型转换，因此可以拿一个整型构造一个test对象。除非用explicit修饰构造函数，表示禁止隐式类型转换构造。

test(int i)
test(const test& _test)
test(int i)

这是上述代码的运行结果，可以看到push_back中，会用整数1构造一个test对象，再通过拷贝构造再构造一个对象，这才是插入到arr数组中的对象。

而emplace_back只有一次隐式类型转换的构造，因为emplace是直接使用参数在容器管理的内存空间中直接构造元素，因此没有拷贝的操作，在一定程度上提高了效率。

写入大数据时的性能差异

class test
{
public:
    test(){}
    test(int i){ }
    test(const test& _test){ }
};

void test_push_back()
{
    clock_t start = clock();
    std::vector<test> arr;
    arr.reserve(1000000000);

    for(int i = 0; i < 1000000000; i++)
    {
        arr.push_back(1);
    }

    std::cout <<"耗时："<< (clock() - start) << std::endl;
    /*
        耗时：24.41秒
    */
}

void test_emplace_back()
{
    clock_t start = clock();
    std::vector<test> arr;
    arr.reserve(1000000000);

    for(int i = 0; i < 1000000000; i++)
    {
        arr.emplace_back(1);
    }

    std::cout <<"耗时："<< (clock() - start) << std::endl;
    /*
        耗时：15.86秒
    */
}

int main()
{
    test_push_back();
    test_emplace_back();
    return 0;
}

shell脚本用于实时监控进程运行状况
while true; do ps aux | head -1 ; ps aux | grep a.out; printf "------------------------------------------------------------------\n\n" ; sleep 1; done

一个栈上的test对象的大小是1个字节，因为test类没有存储对象成员，而编译器为了表明一个test对象存在，需要用1字节作为占位符。

10⁹ 个对象即1亿个，1个对象是1个字节。后台检测到有982456个字节，即大约1GB。可以看到，插入10⁹个test对象的时候，差距大概是10秒钟。

应用场景

你可能说，这种优化有什么用，有什么类会允许隐式类型转换，还可能插入的时候不显式构造？

没错，就是string。

void test_push_back()
{
    clock_t start = clock();
    std::vector<std::string> arr;
    arr.reserve(1000000000);

    for(int i = 0; i < 100000000; i++)
    {
        arr.push_back("Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! ");
    }

    std::cout <<"耗时："<< (clock() - start) << std::endl;
    /*
        耗时：25.66秒
    */
}

void test_emplace_back()
{
    clock_t start = clock();
    std::vector<std::string> arr;
    arr.reserve(1000000000);

    for(int i = 0; i < 100000000; i++)
    {
        arr.emplace_back("Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! Hello World !!! ");
    }

    std::cout <<"耗时："<< (clock() - start) << std::endl;
    /*
        耗时：16.20秒
    */
}

耗时：20.39秒
耗时：17.87秒

可是差距好像并不是很大=-=

综上所述：可能提升有限，但是能使用emplace_back还是不使用push_back了。