std::map

一 emplace()  emplace_hint() try_emplace()区别

1. emplace

template< class... Args >
std::pair<iterator, bool> emplace( Args&&... args );

若容器中没有拥有该键的元素，则向容器插入以给定的 args 原位构造的新元素。

细心地使用 emplace 允许在构造新元素的同时避免不必要的复制或移动操作。 以与提供给 emplace 严格相同的实参，通过 std::forward<Args>(args)... 转发，调用新元素（即 std::pair<const Key, T>）的构造函数。 即使容器中已有拥有该关键的元素，也可能构造元素，该情况下新构造的元素将被立即销毁。

没有迭代器或引用会失效。

参数

args-要转发给元素构造函数的实参

返回值

返回由指向被插入元素，或若不发生插入则为既存元素的迭代器，和指代插入是否发生的 bool（若发生插入则为 true，否则为 false）构成的 pair。

异常

如果因为任何原因抛出了异常，那么此函数无效果（强异常安全保证）。

复杂度

与容器大小成对数。

2. emplace_hint()

template< class... Args >
iterator emplace_hint( const_iterator hint, Args&&... args );

(C++11 起)

插入元素到尽可能靠近正好在 hint 之前的位置。原位构造元素，即不进行复制或移动操作。

与提供给函数的严格相同的实参，以 std::forward<Args>(args)... 转发之，调用元素类型（ value_type，即 std::pair<const Key, T>）的构造函数。

没有迭代器或引用会失效。

参数

hint-指向将插入新元素到其前的位置的迭代器
args-转发给元素构造函数的实参

返回值

返回指向新插入元素的迭代器。

若因为元素已存在而失败，则返回指向拥有等价键的既存元素的迭代器。

异常

若任何操作抛出异常，则此函数无效果（强异常保证）。

复杂度

通常与容器大小成对数，但若新元素被插入到恰于 hint 前则为均摊常数。

3. try_emplace()

template< class... Args >
std::pair<iterator, bool> try_emplace( const Key& k, Args&&... args );

(1)(C++17 起)

template< class... Args >
std::pair<iterator, bool> try_emplace( Key&& k, Args&&... args );

(2)(C++17 起)

template< class... Args >
iterator try_emplace( const_iterator hint, const Key& k, Args&&... args );

(3)(C++17 起)

template< class... Args >
iterator try_emplace( const_iterator hint, Key&& k, Args&&... args );

(4)(C++17 起)

向容器插入具有键 k 和以 args 构造的值的新元素，如果容器中没有这个键的元素。

1) 若容器中已存在等价于 k 的键，则不做任何事。否则行为类似 emplace，但以
value_type(std::piecewise_construct,

           std::forward_as_tuple(k),

           std::forward_as_tuple(std::forward<Args>(args)...)) 构造元素。

2) 若容器中已存在等价于 k 的键，则不做任何事。否则行为类似 emplace，但以
value_type(std::piecewise_construct,

           std::forward_as_tuple(std::move(k)),

           std::forward_as_tuple(std::forward<Args>(args)...)) 构造元素。

3) 若容器中已存在等价于 k 的键，则不做任何事。否则行为类似 emplace_hint，但以
value_type(std::piecewise_construct,

           std::forward_as_tuple(k),

           std::forward_as_tuple(std::forward<Args>(args)...)) 构造元素。

4) 若容器中已存在等价于 k 的键，则不做任何事。否则行为类似 emplace_hint，但以
value_type(std::piecewise_construct,

           std::forward_as_tuple(std::move(k)),

           std::forward_as_tuple(std::forward<Args>(args)...)) 构造元素。

没有迭代器或引用会失效。

参数

k-用于查找和若找不到则插入的键
hint-指向位置的迭代器，新元素将插入到其前
args-转发给元素构造函数的实参

返回值

1,2) 同 emplace。

3,4) 同 emplace_hint。

复杂度

1,2) 同 emplace。

3,4) 同 emplace_hint。

注解

不同于 insert 或 emplace，若不发生插入，则这些函数不从右值实参移动，这令操纵值为仅移动类型的映射，如 std::map<std::string, std::unique_ptr<foo>> 更为容易。另外，try_emplace 分开处理键和给 mapped_type 的实参，这点不同于要求实参构造 value_type（即一个 std::pair）的 emplace。

上面主要是从cppreference拷贝的对接口的描述，接下来主要分享下这三个函数之前的部分区别：

4. 区别

这里从两个方面来考虑

a. 就地构造时传入参数的区别

首先我们来看个例子：

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <map>using ValueType = std::string;
const ValueType dv = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa";
constexpr int maxSize = 10;class Widget {
public:Widget(ValueType value = dv) : value{value}{std::cout << "Widget(ValueType) constructor: " << this << std::endl;}Widget(const Widget& w) : value{w.value}{std::cout<<"copy constructor" << std::endl;}Widget& operator=(const Widget& rhs){if (this != &rhs){value = rhs.value;//assign new resource}std::cout << "copy assignment constructor" << std::endl;return *this;}Widget(Widget&& w) : value{std::move(w.value)}{std::cout << "move constructor" << std::endl;}Widget& operator=(Widget&& rhs){if (this != &rhs){value = std::move(rhs.value);//assign new resource}std::cout << "move assignment constructor" << std::endl;return *this;}~Widget(){if (value.empty()){std::cout << "0~destructor:" << this << std::endl;}else{value.clear();std::cout << "~destructor:" << this << std::endl;}}void print(){std::cout << "value:" << value << " : " << this << std::endl;}
private:ValueType value{};
};int main()
{auto up1 = std::make_unique<std::string>("aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa");auto up2 = std::move(up1);if (up1 != nullptr){std::cout << "up1 is not nullptr" << std::endl;}else{std::cout << "up1 is nullptr" << std::endl;}return 0;
}

在上面这个代码中，由于up1 移动给了up2，所以up1此时不能在使用，通过代码测试发现up1是nullptr；

接着我们来看下emplace、emplace_hint、try_emplace在插入键值已经存在的情况下的区别:

#include <iostream>
#include <memory>
#include <string>
#include <map>using ValueType = std::string;
const ValueType dv = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa";
constexpr int maxSize = 10;class Widget {
public:Widget(ValueType value = dv) : value{value}{std::cout << "Widget(ValueType) constructor: " << this << std::endl;}Widget(const Widget& w) : value{w.value}{std::cout<<"copy constructor" << std::endl;}Widget& operator=(const Widget& rhs){if (this != &rhs){value = rhs.value;//assign new resource}std::cout << "copy assignment constructor" << std::endl;return *this;}Widget(Widget&& w) : value{std::move(w.value)}{std::cout << "move constructor" << std::endl;}Widget& operator=(Widget&& rhs){if (this != &rhs){value = std::move(rhs.value);//assign new resource}std::cout << "move assignment constructor" << std::endl;return *this;}~Widget(){if (value.empty()){std::cout << "0~destructor:" << this << std::endl;}else{value.clear();std::cout << "~destructor:" << this << std::endl;}}void print(){std::cout << "value:" << value << " : " << this << std::endl;}
private:ValueType value{};
};
void test1()
{std::map<int, Widget> m{};m.emplace(1, "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa");m.emplace(1, "bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb");std::cout << std::endl;m.emplace_hint(m.end(), 1, "ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc");std::cout << std::endl;m.try_emplace(1, "ddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddd");
}
void test2()
{std::unique_ptr<Widget> up1 = std::make_unique<Widget>("aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa");std::unique_ptr<Widget> up2 = std::make_unique<Widget>("bbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbbb");std::unique_ptr<Widget> up3 = std::make_unique<Widget>("ccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccc");std::unique_ptr<Widget> up4 = std::make_unique<Widget>("ddddddddddddddddddddddddddddddddddddddddd");std::map<int, std::unique_ptr<Widget>> m{};m.emplace(1, std::move(up1));if (up1 != nullptr){std::cout << "up1 is not nullptr" << std::endl;}else{std::cout << "up1 is nullptr" << std::endl;}m.emplace(1, std::move(up2));if (up2 != nullptr){std::cout << "up2 is not nullptr" << std::endl;}else{std::cout << "up2 is nullptr" << std::endl;}m.emplace_hint(m.end(), 1, std::move(up3));if (up3 != nullptr){std::cout << "up3 is not nullptr" << std::endl;}else{std::cout << "up3 is nullptr" << std::endl;}m.try_emplace(1, std::move(up4));if (up4 != nullptr){std::cout << "up4 is not nullptr" << std::endl;}else{std::cout << "up4 is nullptr" << std::endl;}
}
int main()
{//test1();test2();return 0;
}

output:

从上述代码结果可以看出 对于emplace和emplace_hint来说，键值已经存在的情况下任然会move参数的数据，而try_emplace在键值已经存在的情况下，不会移动(move)参数的数据；

b.性能的区别:

如果在就地构造不存在键值的数据时，带有hint迭代器的效率有些情况下要比不带hint迭代器的效率高：这是因为带有hint的已经查找过一次map表了，而不带hint的还需要再次查找map。

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
#include <chrono> 
using ValueType = std::string;
const ValueType dv = "aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa";
constexpr unsigned long int maxSize = 999999;class Widget {
public:Widget(ValueType value = dv) : value{value}{std::cout << "Widget(ValueType) constructor: " << this << std::endl;}Widget(const Widget& w) : value{w.value}{std::cout<<"copy constructor" << std::endl;}Widget& operator=(const Widget& rhs){if (this != &rhs){value = rhs.value;//assign new resource}std::cout << "copy assignment constructor" << std::endl;return *this;}Widget(Widget&& w) : value{std::move(w.value)}{std::cout << "move constructor" << std::endl;}Widget& operator=(Widget&& rhs){if (this != &rhs){value = std::move(rhs.value);//assign new resource}std::cout << "move assignment constructor" << std::endl;return *this;}~Widget(){if (value.empty()){std::cout << "0~destructor:" << this << std::endl;}else{value.clear();std::cout << "~destructor:" << this << std::endl;}}void print(){std::cout << "value:" << value << " : " << this << std::endl;}
private:ValueType value{};
};void logTime(std::string name, std::chrono::high_resolution_clock::time_point tp1, std::chrono::high_resolution_clock::time_point tp2)
{std::chrono::duration<size_t, std::nano> dur = tp2 - tp1;std::cout << name << " : " << std::chrono::duration_cast<std::chrono::nanoseconds>(dur).count() << std::endl;
}int main()
{std::map<unsigned long int, std::string> m1{};std::map<unsigned long int, std::string> m2{};std::map<unsigned long int, std::string> m3{};std::map<unsigned long int, std::string> m4{};std::chrono::high_resolution_clock::time_point tp1 = std::chrono::high_resolution_clock::now();for(unsigned long int i = 0; i < maxSize; ++i){if (m1.end() == m1.find(i)){m1.emplace(i, dv);}}std::chrono::high_resolution_clock::time_point tp2 = std::chrono::high_resolution_clock::now();for(unsigned long int i = 0; i < maxSize; ++i){if (auto iter = m2.find(i); m2.end() == iter){m2.emplace_hint(iter, i, dv);}}std::chrono::high_resolution_clock::time_point tp3 = std::chrono::high_resolution_clock::now();for(unsigned long int i = 0; i < maxSize; ++i){if (m3.end() == m3.find(i)){m3.try_emplace(i, dv);}}std::chrono::high_resolution_clock::time_point tp4 = std::chrono::high_resolution_clock::now();for(unsigned long int i = 0; i < maxSize; ++i){if (auto iter = m4.find(i); m4.end() == iter){m4.try_emplace(iter, i, dv);}}std::chrono::high_resolution_clock::time_point tp5 = std::chrono::high_resolution_clock::now();logTime("emplace()        ", tp1, tp2);logTime("emplace_hint()   ", tp2, tp3);logTime("try_emplace()    ", tp3, tp4);logTime("try_emplace(hint)", tp4, tp5);return 0;
}

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