C++之std::queue::emplace
std::queue::emplace 是 C++ STL 中 std::queue 容器的成员函数，它用于在队列的末尾就地构造一个新元素。这个函数类似于 std::queue::push，但是 emplace 允许你通过传递参数来构造元素，而不需要显式地创建一个元素对象。
理解 std::queue::emplace
在理解 std::queue::emplace 之前，需要先了解几个重要的概念：
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Queue（队列）：是一种先进先出（FIFO）的数据结构，允许在队尾添加元素，在队头移除元素。
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emplace 操作：是 C++11 引入的特性，允许在容器中就地构造元素，而不需要显式地创建一个对象。
使用 std::queue::emplace
std::queue::emplace 的签名通常如下：
cpp
template <typename... Args>
void emplace(Args&&... args);
它接受可变数量的参数 args，这些参数会被传递给元素类型的构造函数。具体地说，当你调用 emplace 时，参数会被传递给底层元素类型的构造函数，从而在队列的末尾构造一个新的元素。
示例
下面是一个简单的示例，展示了如何使用 std::queue::emplace：
cpp
#include <iostream>
#include <queue>struct MyStruct {int x;std::string str;MyStruct(int a, std::string s) : x(a), str(std::move(s)) {std::cout << "Constructor called with values: " << x << ", " << str << std::endl;}
};int main() {std::queue<MyStruct> myQueue;// 使用 emplace 添加元素myQueue.emplace(10, "Hello");// 使用 emplace 添加另一个元素myQueue.emplace(20, "World");// 遍历队列中的元素（这里只是简单输出，实际应用可以根据需求处理）while (!myQueue.empty()) {auto& front = myQueue.front();std::cout << "Element: " << front.x << ", " << front.str << std::endl;myQueue.pop();}return 0;
}
在这个示例中：
MyStruct是一个简单的结构体，它有一个带参数的构造函数。std::queue<MyStruct>是一个存储MyStruct对象的队列。myQueue.emplace(10, "Hello");和myQueue.emplace(20, "World");分别在队列中构造了两个MyStruct对象。- 最后，通过遍历队列并输出每个元素的值来展示结果。
与 push 的区别
std::queue::push是传统的添加元素方式，需要传递一个已经创建好的对象。std::queue::emplace则是直接在队列中构造元素，可以避免额外的复制或移动操作，特别是对于非默认构造的对象类型来说更为高效。
总结来说，std::queue::emplace 提供了一种方便和高效的方式来在队列中添加元素，并且避免了不必要的对象复制或移动操作。
那么myQueue.emplace(10, "Hello"); 相当于myQueue.push(MyStruct(10, "Hello"); 吗？
从最终效果来看，myQueue.emplace(10, "Hello"); 和 myQueue.push(MyStruct(10, "Hello")); 在结果上是等效的：两种方式都会在队列末尾添加一个 MyStruct 对象。然而，两者之间有一些重要的差异，特别是在性能和对象构造方面：
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对象构造：
emplace直接在容器内部构造对象，通过传递给emplace的参数来调用元素类型的构造函数。push则需要先在外部创建一个对象，然后将这个对象复制或移动到容器中。
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性能：
emplace可以避免不必要的临时对象创建和复制操作，因此通常比push更高效，特别是在元素类型具有复杂构造函数或禁止复制的情况下。push可能涉及对象的复制或移动，具体取决于元素类型的构造函数和赋值运算符。
让我们通过实际代码来对比一下：
cpp
#include <iostream>
#include <queue>
#include <string>struct MyStruct {int x;std::string str;MyStruct(int a, std::string s) : x(a), str(std::move(s)) {std::cout << "Constructor called with values: " << x << ", " << str << std::endl;}// 复制构造函数MyStruct(const MyStruct& other) : x(other.x), str(other.str) {std::cout << "Copy constructor called\n";}// 移动构造函数MyStruct(MyStruct&& other) noexcept : x(other.x), str(std::move(other.str)) {std::cout << "Move constructor called\n";}
};int main() {std::queue<MyStruct> myQueue;// 使用 emplace 添加元素std::cout << "Using emplace:\n";myQueue.emplace(10, "Hello");// 使用 push 添加元素std::cout << "\nUsing push:\n";myQueue.push(MyStruct(20, "World"));return 0;
}
输出可能类似于：
Using emplace:
Constructor called with values: 10, HelloUsing push:
Constructor called with values: 20, World
Move constructor called
在使用 emplace 时，构造函数只被调用一次，因为对象是直接在队列中构造的。而在使用 push 时，构造函数和移动构造函数都被调用，这表明对象在创建后被移动到了队列中。
结论
emplace在很多情况下比push更高效，因为它可以避免额外的对象复制或移动操作。- 如果你希望直接在容器中构造对象并减少开销，应该优先选择
emplace。