C++的push_back函数详解

发布时间：2023-05-18

一、关于push_back的定义

C++的STL容器vector是一种可变数组。push_back()是vector类提供的一个成员函数，用于将一个元素添加到数组的尾部。push_back()函数可以接受任何类型的参数，包括int、char等基本类型，也可以是自定义类型。

二、push_back的用法

push_back()函数在vector的尾部添加一个元素，将元素值插入数组的最后一个位置，数组大小增加1。下面是一段简单的push_back()使用示例：

#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
int main()
{
    vector<int> vec;
    vec.push_back(10);
    vec.push_back(20);
    vec.push_back(30);
    vec.push_back(40);
    for (int i = 0; i < vec.size(); i++)
    {
        cout << vec[i] << " ";
    }
    return 0;
}

上述代码定义了一个vector<int>类型的容器，并依次使用push_back()函数添加了四个元素。最后使用循环输出所有元素值。运行上述代码，输出结果为：

10 20 30 40

三、push_back的底层实现

vector容器底层是一个动态分配的连续空间，当需要添加元素时，如果当前连续空间已用尽，vector会申请一块更大的内存空间，将原有数据复制到新空间，再释放原空间并添加新元素。 以下是push_back()函数的底层实现代码：

template <class T>
void vector<T>::push_back(const T& x)
{
    if (this->_M_impl._M_finish != this->_M_impl._M_end_of_storage)
    {
        _Construct(this->_M_impl._M_finish, x);
        ++this->_M_impl._M_finish;
    }
    else
        _M_insert_aux(end(), x);
}

可以看到，push_back()函数的实现方法是调用_M_insert_aux()函数，在该函数中再动态申请更大的内存空间并进行复制操作，将原有数据复制到新空间并添加新元素。

四、push_back的性能分析

由于push_back()函数的底层实现需要动态申请空间，因此其性能受到内存分配和复制的影响。当容器空间足够大时，可以避免频繁的内存申请和释放，从而提高性能。但如果容器空间过大，会浪费过多的内存空间，增加内存负担。 在插入元素时，push_back()函数只对容器的最后一个位置进行操作，因此插入速度较快，在向量尾部插入元素时优于其他插入函数。

五、push_back的常见问题

  1. 插入空指针 如果要插入的元素是一个空指针，vector会将其视为一个元素，并在数组尾部添加值为0的元素。
  2. 容量问题 当使用push_back()函数插入元素时，如果空间不足，vector会自动进行内存分配并扩容。但如果容器的最大容量已经达到限制，仍然继续进行插入操作将导致程序异常。
  3. Vector清空 可以使用clear()函数清空vector，将所有元素删除。

六、总结

通过上述对C++的push_back函数的详细解析，我们基本了解了push_back的定义、用法、底层实现、性能分析以及常见问题。在实际使用过程中，需要灵活运用push_back函数，并注意避免常见问题带来的影响。

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