为什么C++的std::map::operator[]不使用就地new？

Question

为什么C++的std::map::operator[]不使用就地new？

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如果您使用C++的std::map（以及其他容器）与值类型，您会注意到插入到映射中会调用您元素类型的析构函数。这是因为运算符[]的实现根据C++规范要求等同于以下内容：

(*((std::map<>::insert(std::make_pair(x, T()))).first)).second

它调用您类型的默认构造函数以构建该对。然后将该临时值复制到映射中，然后进行销毁。可以在此stackoverflow帖子和这里在codeguru上中找到确认。我发现奇怪的是，这可以在不需要临时变量的情况下实现，并且仍然等效。C++有一个名为"inplace new"的功能。std::map和其他容器可以为对象分配空白空间，然后在分配的空间上显式调用元素的默认构造函数。 我的问题：为什么我看到的所有std::map的实现都没有使用原地new来优化这个操作？在我看来，这将显着提高此低级操作的性能。但是许多人已经研究了STL代码库，所以我认为必须有某些原因才会这样做。

- srm

测试用例包含在链接的stackoverflow帖子中。这是链接：https://dev59.com/IlHTa4cB1Zd3GeqPRGU7 - srm

Mike Seymour：所以你的意思是，在调试器关闭的情况下，这些额外的析构函数调用就会消失？你确定这是真的吗？即使是真的，这也意味着在开启调试时，执行起来更难调试（我无法在调试器中设置断点以寻找“真正”的范围问题）。这同时也会降低调试性能，尽管这只是一个较小的问题，但确实存在。出于这两个原因，对于这样一个低级别的库来说，使用就地新建似乎更为合适。 - srm

2个回答

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首先，对于 std::map，operator[<key>] 仅在未找到请求的 <key> 时等同于插入操作。在这种情况下，只需要引用键，并且只会生成对存储值的引用。

其次，在插入新元素时，无法知道是否会跟随复制操作。您可能有map[_k] = _v;，也可能有_v = map[_k];。后者当然具有与赋值外部相同的要求，即map[_k].method_call();，但不使用复制构造函数（没有源可构造）。关于插入，所有上述操作都要求调用value_type的默认构造函数并为其分配空间。即使我们在编写operator[]时可以知道我们处于赋值用例中，由于操作顺序，我们也不能使用“就地新建”。必须先调用value_type构造函数，然后是value_type::operator=，这需要调用复制构造函数。

不过，思路很好。

- lylemoffitt

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- Yakk - Adam Nevraumont · Accepted Answer

通常情况下，用较低级别的操作来指定类似[]的高级别操作是一个好主意。

在C++11之前，如果要使用[]进行此操作，需要使用insert，这样做比较困难。

在C++11中，添加了std::map<?>::emplace和类似于std::pair的东西，使我们能够避免这个问题。如果重新定义它以使用这种就地构造方法，则额外的（希望省略的）对象创建将消失。

我想不出任何不这样做的理由。我鼓励您提议将其纳入标准化。

为了演示如何无需复制将元素插入std::map，我们可以执行以下操作：

#include <map>
#include <iostream>

struct no_copy_type {
  no_copy_type(no_copy_type const&)=delete;
  no_copy_type(double) {}
  ~no_copy_type() { std::cout << "destroyed\n"; }
};
int main() {
  std::map< int, no_copy_type > m;
  m.emplace(
    std::piecewise_construct,
    std::forward_as_tuple(1),
    std::forward_as_tuple(3.14)
  );
  std::cout << "destroy happens next:\n";
}

实时示例 - 如您所见，不会生成任何临时文件。

因此，如果我们替换

(*((std::map<>::insert(std::make_pair(x, T()))).first)).second

使用

(*
  (
    (
      std::map<>::emplace(
        std::piecewise_construct,
        std::forward_as_tuple(std::forward<X>(x)),
        std::forward_as_tuple()
    )
  ).first
).second

不会创建任何临时文件（添加空格以便我可以跟踪()）。