Скотт Мейерс - Эффективный и современный С++. 42 рекомендации по использованию С++11 и С++14

• Передача по значению подвержена проблеме срезки, так что обычно не годится для типов параметров базовых классов.

Если у вас есть, скажем, контейнер, хранящий строки std::string, представляется логичным, что при добавлении нового элемента с помощью функции вставки (т.e. insert, push_front, push_backили для std::forward_list— insert_after) тип передаваемого функции элемента представляет собой std::string. В конце концов, именно этот тип хранится в контейнере.

Несмотря на всю логичность, это не всегда верно. Рассмотрим следующий код:

std::vector vs; // Контейнер std::string

vs.push_back( "xyzzy"); // Добавление строкового литерала

Здесь контейнер хранит строки std::string, но в действительности вы передаете в функцию push_backстроковый литерал, т.e. последовательность символов в двойных кавычках. Строковый литерал не является std::string, и это означает, что переданный вами в функцию push_backаргумент имеет тип, отличный от типа элементов, хранящихся в контейнере.

Функция push_backкласса std::vectorперегружена для lvalue и rvalue следующим образом:

template

class Allocator = allocator> // C++11

class vector {

public:

…

void push_back(const T& x); // Вставка lvalue

void push_back(T&& x); // Вставка rvalue

};

В вызове

vs.push_back("xyzzy");

компиляторы видят несоответствие между типом аргумента ( const char[6]) и типом параметра, получаемого функцией push_back(ссылка на std::string). Они разрешают это несоответствие путем генерации кода для создания временного объекта std::stringиз строкового литерала и передачи этого временного объекта функции push_back. Другими словами, они рассматривают вызов так, как будто он записан следующим образом:

vs.push_back( std::string("xyzzy" )); // Создание временного

// объекта std::string и передача его функции push_back

Этот код компилируется и выполняется, и все расходятся счастливыми и довольными. Все, кроме свихнувшихся на производительности программистов, которые обнаруживают, что этот код не настолько эффективен, насколько должен быть.

Они понимают, что для создания нового элемента в контейнере, содержащем строки std::string, должен быть вызван конструктор std::string, но приведенный выше код делает не один вызов конструктора, а два, а также вызывает деструктор std::string. Вот что происходит во время выполнения вызова push_back.

1. Из строкового литерала "xyzzy"создается временный объект std::string. Этот объект не имеет имени; назовем его temp. Создание tempпредставляет собой первое конструирование std::string. Поскольку это временный объект, tempпредставляет собой rvalue.

2. Объект tempпередается в rvalue-перегрузку push_back, где он связывается с параметром x, представляющим собой rvalue-ссылку. Затем в памяти std::vectorсоздается копия x. Это второе конструирование действительно создает новый объект внутри std::vector. (Конструктор, использованный для копирования xв std::vector, представляет собой перемещающий конструктор, поскольку x, будучи rvalue-ссылкой, приводится к rvalue перед копированием. Информацию о приведении параметров, являющихся rvalue-ссылками, в rvalue можно найти в разделе 5.3.)

3. Непосредственно после возврата из push_backуничтожается объект temp; при этом вызывается деструктор std::string.

Фанаты производительности не в состоянии помочь, но замечают, что если бы был способ взять строковый литерал и непосредственно передать его в код шага 2, который конструирует объект std::stringвнутри std::vector, то можно было бы избежать конструирования и удаления temp. Это могло бы оказаться максимально эффективным подходом.

Поскольку вы программист на С++, шанс, что вы фанат производительности, явно выше среднего. Если вы не из таких, то, пожалуй, все равно им симпатизируете. (Если же производительность вас не интересует, может, вы просто ошиблись дверью? Python находится дальше по коридору…) Так что я рад сообщить вам, что есть способ сделать именно то, что требуется для достижения максимальной эффективности в вызове push_back. Это — не вызывать push_back. Функция push_backнеправильная. Вам нужна функция emplace_back.

Функция emplace_backделает именно то, что мы хотим: использует переданный аргумент для конструирования std::stringнепосредственно внутри std::vector, не прибегая ни к каким временным объектам:

vs. emplace_back("xyzzy"); // Создает std::string в vs

// непосредственно из "xyzzy"

emplace_backиспользует прямую передачу, так что до тех пор, пока вы не столкнетесь с одним из ограничений прямой передачи (раздел 5.8), можете передавать любое количество аргументов с любой комбинацией типов. Например, если вы хотите создать std::stringв vsс помощью конструктора std::string, получающего символ и количество его повторений, то вы пишете следующий исходный текст:

vs.emplace_back(50, 'x'); // Вставка std::string из

// 50 символов 'x'

Функция emplace_backдоступна во всех стандартных контейнерах, которые поддерживают push_back. Аналогично каждый стандартный контейнер, который поддерживает push_front, поддерживает и emplace_front. И каждый стандартный контейнер, поддерживающий insert(т.e. все контейнеры, кроме std::forward_listи std::array), поддерживает emplace. Ассоциативные контейнеры предоставляют emplace_hintв качестве дополнения к функциям insert, которые получают итератор “подсказки”, а у std::forward_listимеется emplace_after, соответствующий его insert_after.

Что позволяет функциям размещения превзойти функции вставки, так это их более гибкий интерфейс. Функции вставки получают вставляемые объекты , в то время как функции размещения получают аргументы конструктора вставляемых объектов . Это отличие позволяет функциям размещения избегать создания и уничтожения временных объектов, которые могут требоваться функциям вставки.

Поскольку функции размещения может быть передан аргумент типа, хранимого в контейнере (аргумент, таким образом, заставляет функцию выполнить копирующее или перемещающее конструирование), размещение может использоваться даже тогда, когда функция вставки не требует временного объекта. В таком случае вставка и размещение делают, по сути, одно и то же. Например, для

std::string queenOfDisco("Donna Summer");

оба приведенных далее вызова корректны, и оба приводят к одному и тому же результату:

vs. push_back(queenOfDisco); // Копирующее конструирование