Почему emplace_back быстрее, чем push_back?

Я думал, что emplace_back станет победителем, когда сделаю что-то вроде этого:

v.push_back(myClass(arg1, arg2));

потому что emplace_back создаст объект сразу в векторе, а push_back сначала создаст анонимный объект, а затем скопирует его в вектор. Подробнее см. этот вопрос.

Google также задает этот и этот вопрос.

Я решил сравнить их для вектора, который будет заполнен целыми числами.

Вот код эксперимента:

#include <iostream>
#include <vector>
#include <ctime>
#include <ratio>
#include <chrono>

using namespace std;
using namespace std::chrono;

int main() {

  vector<int> v1;

  const size_t N = 100000000;

  high_resolution_clock::time_point t1 = high_resolution_clock::now();
  for(size_t i = 0; i < N; ++i)
    v1.push_back(i);
  high_resolution_clock::time_point t2 = high_resolution_clock::now();

  duration<double> time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);

  std::cout << "push_back took me " << time_span.count() << " seconds.";
  std::cout << std::endl;

  vector<int> v2;

  t1 = high_resolution_clock::now();
  for(size_t i = 0; i < N; ++i)
    v2.emplace_back(i);
  t2 = high_resolution_clock::now();
  time_span = duration_cast<duration<double>>(t2 - t1);
  std::cout << "emplace_back took me " << time_span.count() << " seconds.";
  std::cout << std::endl;

  return 0;
}

В результате emplace_back работает быстрее.

push_back took me 2.76127 seconds.
emplace_back took me 1.99151 seconds.

Почему? Ответ на 1-й связанный вопрос ясно говорит о том, что не будет никакой разницы в производительности.

Также пробовал с другими методами времени, но получил идентичные результаты.

[РЕДАКТИРОВАТЬ] В комментариях говорится, что тестирование с int ничего не говорит и что push_back принимает ссылку.

Я сделал тот же тест в приведенном выше коде, но вместо int у меня был класс A:

class A {
 public:
  A(int a) : a(a) {}
 private:
  int a;
};

Результат:

push_back took me 6.92313 seconds.
emplace_back took me 6.1815 seconds.

[EDIT.2]

Как сказал Денлан, я должен также изменить положение операций, поэтому я поменял их местами, и в обеих ситуациях (int и class A), emplace_back снова был победителем.

[РЕШЕНИЕ]

Я запустил код в debug mode, который делает измерения недействительными. Для бенчмаркинга всегда запускайте код в release mode.

Ответы

Ответ 1

Ваш тестовый пример не очень полезен. push_back принимает элемент контейнера и копирует/перемещает его в контейнер. emplace_back принимает произвольные аргументы и конструкции из нового элемента контейнера. Но если вы передадите один аргумент, который уже имеет тип элемента в emplace_back, вы все равно будете использовать конструктор copy/move.

Здесь лучшее сравнение:

Foo x; Bar y; Zip z;

v.push_back(T(x, y, z));  // make temporary, push it back
v.emplace_back(x, y, z);  // no temporary, directly construct T(x, y, z) in place

Ключевое отличие состоит в том, что emplace_back выполняет явные преобразования:

std::vector<std::unique_ptr<Foo>> v;
v.emplace_back(new Foo(1, 'x', true));  // constructor is explicit!

Этот пример будет мягко надуман в будущем, когда вы должны сказать v.push_back(std::make_unique<Foo>(1, 'x', true)). Однако другие конструкции очень приятны с emplace тоже:

std::vector<std::thread> threads;
threads.emplace_back(do_work, 10, "foo");    // call do_work(10, "foo")
threads.emplace_back(&Foo::g, x, 20, false);  // call x.g(20, false)