C++: 動的メモリ管理

Q: メモリリークを避けるには？

new と delete を必ずペアで書く 解放後は nullptr を代入 スマートポインタ

最終更新：2026-08-31

これまで、変数や配列はスタック（Stack）に確保 —— 関数終了とともに自動的に解放。

でもサイズが実行時に決まる場合（ユーザー入力で1000個の要素、コンパイル時には不明）、動的メモリが必要 —— ヒープ（Heap）にメモリを確保。

1. スタック vs ヒープ

(1) 1.1 メモリの種類

特徴	スタック（Stack）	ヒープ（Heap）
確保タイミング	コンパイル時	実行時
サイズ決定	固定（コンパイル時）	可変（実行時）
解放タイミング	自動（関数終了時）	手動（`delete`）
速度	高速	低速
主な用途	ローカル変数、配列	動的なサイズのデータ

(2) 1.2 確保の種類

種類	プログラムでの意味
静的（コンパイル時）	スタック
動的（実行時）	ヒープ

2. new と delete

(1) 2.1 new でメモリを確保

構文：

▶ サンプル 2：動的メモリ管理（難易度 ⭐）

TEXT 📖 参照専用

型* ポインタ名 = new 型;

例：

CPP

#include <iostream>

int main() {
    // 動的に1つのintを確保
    int* p = new int; // pはヒープ上のintを指す
    
    *p = 5; // 値を代入
    std::cout << "*p = " << *p << std::endl; // 5
    
    return 0;
}

💡 ヒント： new は確保したメモリのポインタを返す —— ヒープ上のメモリを指す。

(2) 2.2 delete でメモリを解放

構文：

TEXT 📖 参照専用

delete ポインタ名;

例：

CPP

#include <iostream>

int main() {
    int* p = new int;
    *p = 5;
    
    std::cout << "*p = " << *p << std::endl;
    
    delete p; // ✅ ヒープ上のメモリを解放
    p = nullptr; // ✅ 推奨：ヌルポインタに設定
    
    return 0;
}

💡 ヒント： new と delete は必ずペア —— new したら必ず delete する。

(3) 2.3 delete 忘れはメモリリーク

エラー例：

CPP

#include <iostream>

void foo() {
    int* p = new int;
    *p = 5;
    // ❌ delete p; を忘れた
} // 関数終了でpは消えるが、intは解放されない（メモリリーク）

int main() {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        foo(); // 4バイトずつリーク
    }
    // 最終的にメモリ不足
    return 0;
}

💡 メモリリークとは： ヒープ上のメモリが解放されず、どこからも参照できなくなる（ポインタが消える）。

3. 動的配列

(1) 3.1 new で配列を確保

構文：

TEXT 📖 参照専用

型* ポインタ名 = new 型[要素数];

例：

CPP

#include <iostream>

int main() {
    int n;
    std::cout << "要素数を入力：";
    std::cin >> n;
    
    // 動的にn個のintを確保
    int* arr = new int[n];
    
    // 値を代入
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = i + 1;
    }
    
    // 出力
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    // 解放（注意：deleteではなく delete[]）
    delete[] arr;
    
    return 0;
}

💡 ヒント： 配列は delete[] を使う（delete ではない）！

(2) 3.2 new と delete の対応表

確保	解放
`new int`	`delete p;`
`new int[10]`	`delete[] p;`

エラー例：

CPP

int* p = new int[10];
delete p; // ❌ エラー：delete[] p; を使うべき

4. ダングリングポインタ

(1) 4.1 ダングリングポインタとは？

ダングリングポインタは解放済みメモリを指すポインタ。

CPP

#include <iostream>

int main() {
    int* p = new int(5);
    delete p; // 解放
    
    // ❌ 危険：pは今ダングリングポインタ
    std::cout << *p << std::endl; // 未定義動作！出力は変わるかも
    
    return 0;
}

💡 解決策： 解放後は nullptr を代入：

CPP

delete p; p = nullptr; // ✅ 安全

5. 実践例：動的配列のソート

▶ サンプル 1：動的配列で選択ソート（難易度 ⭐⭐）

CPP

#include <iostream>

// 選択ソート
void selectionSort(int* arr, int n) {
    for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
        int minIdx = i;
        for (int j = i + 1; j < n; j++) {
            if (arr[j] < arr[minIdx]) {
                minIdx = j;
            }
        }
        // 交換
        int temp = arr[i];
        arr[i] = arr[minIdx];
        arr[minIdx] = temp;
    }
}

int main() {
    int n;
    std::cout << "要素数を入力：";
    std::cin >> n;
    
    int* arr = new int[n]; // 動的配列
    
    std::cout << n << "個の整数を入力：" << std::endl;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        std::cin >> arr[i];
    }
    
    selectionSort(arr, n); // ソート
    
    std::cout << "ソート結果：" << std::endl;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    
    delete[] arr; // 解放
    arr = nullptr;
    
    return 0;
}

▶ 試してみよう

出力例：
TEXT 📖 参照専用
要素数を入力：5
5個の整数を入力：
5 3 1 4 2
ソート結果：
1 2 3 4 5

6. よくあるエラー

(1) 6.1 二重 delete

エラー例：

TEXT 📖 参照専用

int* p = new int(5);
delete p;
delete p; // ❌ エラー：二重解放（未定義動作）

解決策： nullptr を代入（delete nullptr は安全）：
TEXT 📖 参照専用
delete p;
p = nullptr;

(2) 6.2 delete 忘れ

エラー例：

CPP

int* arr = new int[10];
// ❌ delete[] arr; を忘れた

結果： メモリリーク。

▶ サンプル 3：動的配列のサイズ変更（難易度 ⭐⭐）

CPP

#include <iostream>

int main() {
    int* arr = new int[5];
    int capacity = 5;
    int size = 0;

    // 要素を追加
    for (int i = 0; i < 7; i++) {
        if (size >= capacity) {
            // サイズ変更：大きな配列を新規作成
            int* newArr = new int[capacity * 2];
            for (int j = 0; j < size; j++) {
                newArr[j] = arr[j];
            }
            delete[] arr;
            arr = newArr;
            capacity *= 2;
        }
        arr[size++] = i * 10;
    }

    std::cout << "要素: ";
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        std::cout << arr[i] << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    delete[] arr;
    return 0;
}

▶ 試してみよう

出力：
TEXT 📖 参照専用
要素: 0 10 20 30 40 50 60

❓ よくある質問

Q メモリリークを避けるには？

new と delete を必ずペアで書く
解放後は nullptr を代入
スマートポインタ

📖 まとめ

スタック：コンパイル時確保、自動解放、高速

ヒープ：実行時確保、手動解放（delete）、低速

new でメモリ確保、delete でメモリ解放

new[] で配列確保、delete[] で配列解放

メモリリーク：delete 忘れ、最悪クラッシュ

ダングリングポインタ：解放済みメモリを指す、危険

📝 練習問題

初級（難易度 ⭐）： new で double を1つ確保し、値を 3.14 に設定して出力。

中級（難易度 ⭐⭐）： ユーザー入力で n を読み取り、new で動的に n 個の int 配列を確保、n 個の整数を入力し、最大値を出力。

上級（難易度 ⭐⭐⭐）： 動的メモリで「動的配列クラス」を実装（クラス、または構造体を使う）：

メンバー：int* data（ヒープ上の配列）、int size（現在の要素数）、int capacity（容量）

push_back 関数を実装：size == capacity なら、メモリを再確保（new で新しい配列、コピー、古い配列を解放）

テスト：100個の要素を追加

7. 🚀 次のステップ

動的メモリを理解したら、次は ポインタと参照の総合練習（レッスン27） —— 総合的な実例で、理解を定着させよう！

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