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c++ - 在 std::map 中优化创建新的空元素

问题描述

插入新元素std::map需要存在std::pair对象。我没有找到在std::map不构造此类std::pair对象的情况下添加新元素的替代方法。

但是假设std::map值是一个消耗大量资源的重物。将这样的元素插入到std::map约束中一个不必要的副本。如果我有一些对象 X 需要直接复制到std::map中，std 作者会限制我分两步执行此复制：

  1. 复制 X->std::pair
  2. 复制对 obj ->std::map插入位置。

如何消除这些不需要的副本？实现 Move 构造函数并不能解决我的问题 - 副本仍然存在。

我怀疑某些方法std::map会插入一个带有一些键但没有值的新空元素，而无需为该值调用任何构造函数。然后我可以将值移动到我自己的方式。但我没有找到这样的方法std::map！

标签： c++c++11stdmapstd-pair

解决方案

该std::map 值是一个消耗大量资源的重物。将这样的元素插入到std::map约束中一个不必要的副本。如何消除这些不需要的副本？

您对此是正确的，并且std::map::emplace是我们现在可用的唯一解决方案。下面给出了关于使用std::map::emplacefrom cppreference.com的小说明 ：

谨慎使用emplace允许构造新元素，同时避免不必要的复制或移动操作。新元素 (ie std::pair<const Key, T>) 的构造函数被调用，其参数与提供给 emplace的参数完全相同 ，通过转发 std::forward<Args>(args)....

这意味着当您在类中提供具有完全相同参数的承包商时，可以在插入地图时（即，而不是构造和复制）就地构造 a 类实例。然后，您需要与and一起使用（假设该类包含多个成员）。std::map::emplacestd::map::emplacestd::piecewise_constructstd::forward_as_tuple

myMap.emplace(
        std::piecewise_construct,
        std::forward_as_tuple(/*key of map*/),
        std::forward_as_tuple(/*all the members which you want to constrct in place*/)
    );

为了演示上述情况，我制作了一个小示例代码，其中的成员ClassA将在适当的位置构造，而无需调用任何特殊的成员函数。为了确保这一点，我禁用了default,copy和move构造函数。

SEE LIVE HERE

#include <iostream>
#include <map>
#include <tuple>

class ClassA
{
    int _val;
    std::string _str;
public:
    explicit ClassA(const int val, const std::string& str) : _val(val), _str(str)
    {
        std::cout << "A class: C'tor called...!\n";
    }
    // disable the following
    ClassA() = delete;
    ClassA(const ClassA&) = delete;
    ClassA& operator=(const ClassA&) = delete;
    ClassA(ClassA&&) = delete;
    ClassA& operator=(ClassA&&) = delete;

};

class ClassB
{
    ClassA _aObj;
public:
    explicit ClassB(const int val, const std::string& str) : _aObj(val, str)
    {
        std::cout << "B class: C'tor called...!\n";
    }
    // disable the following
    ClassB() = delete;
    ClassB(const ClassB&) = delete;
    ClassB& operator=(const ClassB&) = delete;
    ClassB(ClassB&&) = delete;
    ClassB& operator=(ClassB&&) = delete;
};

int main()
{
    std::map<int, ClassB> myMap;
    myMap.emplace(
        std::piecewise_construct,
        std::forward_as_tuple(1),
        std::forward_as_tuple(1, "some string")
    );
    return 0;
}

输出：

A class: C'tor called...!
B class: C'tor called...!

更新：另一方面，

即使容器 中已经有一个带有key的元素，也可以构造该元素，在这种情况下，新构造的元素将立即被销毁。

这意味着，您的期望（或假设）：

“ 我怀疑某些方法std::map会插入一个新的空元素，其中包含一些键但没有值，而不为该值调用任何构造函数。然后我可以将值移动到我自己的方式。 ”

通过上述方式是不可能std::map::emplace实现的。正如@aschepler 在评论中指出的那样，您可以通过使用 C++17 特性来获得带有有时（可选）键且没有值的映射std::optional。

为此，您需要将这些值设为可选，如下所示，当然编译器版本支持 C++17 或更高版本。

std::map<Key, std::optional<Value>> myMap;

现在您可以随时在代码中构造一个对象，一段时间后，您可以将其移动到适当的键值（即条目）。最后但同样重要的是，不要忘记提供默认的 move-c'ntors

SEE SAMPLE CODE HERE

#include <optional>

class ClassA {
    /* same as before*/
public:
    // disable the copy c'tor
    // enable move c'ntors
    ClassA(ClassA&&) = default;
    ClassA& operator=(ClassA&&) = default;

};

class ClassB {
    /* same as before*/
public:
    // disable the copy c'tor
    // enable move c'ntors
    ClassB(ClassB&&) = default;
    ClassB& operator=(ClassB&&) = default;
};

int main() {
    std::map<int, std::optional<ClassB>> myMap;
    // created without calling any constructors
    myMap.emplace(1, std::nullopt);
    //later in the code
    ClassB bObj{1, "JeJo"};
    // again after..... move it to the required key-value
    myMap[1] = std::move(bObj);
    return 0;
}

输出：

A class: C'tor called...!
B class: C'tor called...!

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