CとC++における動的メモリ確保の違い：基礎から理解するメモリ管理
CとC++はいずれも高パフォーマンスな低レベル言語ですが、メモリ管理の方法には明確な違いがあります。この記事では、中級者向けにCとC++における動的メモリ確保の方法とその使い分け、そして内部で起こっている違いを丁寧に解説します。
1. 動的メモリ確保とは？
動的メモリ確保とは、プログラムの実行時にメモリ領域を確保することです。これにより、実行時の状況に応じて柔軟にメモリを使用できるようになります。
主な用途
- ユーザーの入力によってサイズが変わる配列
- リンクリストやツリーなどの動的データ構造
- オブジェクトの動的生成（C++）
2. Cにおける動的メモリ確保
C言語では、標準ライブラリ <stdlib.h> の関数を使ってメモリを確保します。
主な関数
| 関数 | 説明 |
|---|---|
malloc |
指定バイト数のメモリを確保する |
calloc |
0初期化された複数要素分のメモリを確保 |
realloc |
メモリサイズの再割当 |
free |
確保したメモリを解放 |
使用例
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> int main() { int *arr = (int *)malloc(5 * sizeof(int)); if (arr == NULL) { printf("メモリ確保に失敗しました\n"); return 1; } for (int i = 0; i < 5; i++) arr[i] = i * 10; for (int i = 0; i < 5; i++) printf("%d ", arr[i]); free(arr); return 0; }
注意点
mallocは確保されたメモリを初期化しないfreeを忘れるとメモリリーク- NULLチェックは必須
3. C++における動的メモリ確保
C++では、演算子 new および delete を使います。malloc/free も使用できますが、C++の文法やオブジェクト指向とは相性が悪いため、通常は new/delete を使います。
基本構文
int* arr = new int[5]; // 配列の確保 delete[] arr; // 配列の解放 int* num = new int; // 単一オブジェクトの確保 delete num; // 単一オブジェクトの解放
使用例
#include <iostream> using namespace std; int main() { int* arr = new int[5]; for (int i = 0; i < 5; i++) arr[i] = i * 10; for (int i = 0; i < 5; i++) cout << arr[i] << " "; delete[] arr; return 0; }
new/deleteの特徴
4. CとC++の違いまとめ
| 項目 | C | C++ |
|---|---|---|
| メモリ確保 | malloc, calloc, realloc |
new |
| メモリ解放 | free |
delete, delete[] |
| 型安全性 | 低（キャストが必要） | 高（型を明示して確保） |
| コンストラクタ呼び出し | なし | あり |
| 配列解放方法 | free(ptr) |
delete[] ptr |
| 例外対応 | なし（失敗時はNULL） | std::bad_alloc をスロー可能 |
5. よくある間違いとトラブルシューティング
mallocでオブジェクトを作る（C++）
MyClass* obj = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass)); // NG：コンストラクタが呼ばれない
→ 正しくは：
MyClass* obj = new MyClass(); // OK：コンストラクタが呼ばれる
delete と delete[] の混同
int* arr = new int[5]; delete arr; // ❌ 未定義動作 delete[] arr; // ✅ 正解
メモリ解放忘れ（リーク）
どちらの言語でも free や delete を忘れると、メモリリークになります。ツールを活用して確認しましょう：
- Valgrind（Linux）
- Visual Studioの診断ツール（Windows）
6. C++ではSTLとスマートポインタを使おう
C++では、手動で new/delete を使うよりも、std::vector や std::unique_ptr, std::shared_ptr を使うのが主流です。
例：std::vector でメモリ確保
#include <vector> #include <iostream> using namespace std; int main() { vector<int> vec(5); for (int i = 0; i < 5; i++) vec[i] = i * 10; for (int val : vec) cout << val << " "; }
→ delete の必要がなく、例外安全性も高い！
7. まとめ
CとC++では動的メモリの確保方法や扱い方が大きく異なります。以下のポイントを押さえておきましょう：
- Cでは
malloc/free、C++ではnew/deleteを使うのが基本 - C++ではコンストラクタ/デストラクタが重要
- C++のスマートポインタやSTLを活用することで、安全で効率的なコードが書ける
deleteとdelete[]の違いに要注意！
8. 参考リンク
- C言語のmalloc解説（ドットインストール）
- C++におけるnew/deleteの使い方（cppreference）
- Valgrindによるメモリリークチェック
- C++スマートポインタ入門（Qiita）
参考書籍
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