C言語のmalloc関数とは？動的メモリ確保の基本をわかりやすく解説

C言語の標準ライブラリに含まれるメモリ確保関数 void *malloc(size_t size) は、要求されたサイズのメモリ領域を確保し、その先頭アドレスを指すポインタを返します。

メモリ確保の2つの方法

プログラムでメモリを確保する方法は、主に以下の2つがあります。

• 静的メモリ確保（コンパイル時）：コンパイルの時点でメモリサイズが決定される
• 動的メモリ確保（実行時）：プログラムの実行中に必要な分だけメモリを確保する

コンパイル時にメモリを確保した場合、実行中にそのサイズを変更することはできません。そのため、メモリが不足したり、逆に余分な領域が無駄になったりするという問題が生じます。

この問題を解決するのが動的メモリ確保です。プログラムの実行時に、ユーザーの要求に応じて必要なメモリだけを柔軟に確保できます。

動的メモリ管理に使用される標準ライブラリ関数は以下の4つです。

• malloc( )
• calloc( )
• realloc( )
• free( )

malloc()関数とは

malloc()関数は、実行時に指定されたバイト数のメモリブロックを1つ確保するために使用されます。戻り値はvoid型ポインタで、確保されたメモリ領域の先頭アドレスを指します。

malloc()の構文は以下の通りです。

void *malloc (サイズ（バイト数）)

例1

以下はmalloc()関数の基本的な使用例です。

int *ptr;
ptr = (int *) malloc (1000);
int *ptr;
ptr = (int *) malloc (n * sizeof (int));

注意 − 空きメモリがなく確保に失敗した場合は、NULLを返します。

サンプルプログラム

以下は、動的メモリ確保関数malloc()の使い方を示すCプログラムです。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void main(){
    //変数とポインタの宣言//
    int numofele,i;
    int *p;
    //要素数の入力//
    printf("Enter the number of elements in the array: ");
    scanf("%d",&numofele);
    //malloc関数によるメモリ確保//
    p = (int *)malloc(numofele * (sizeof(int)));
    //配列への要素格納と表示//
    for(i=0;i<numofele;i++){
        p[i]=i+1;
        printf("Element %d of array is : %d\n",i,p[i]);
    }
}

実行結果

上記のプログラムを実行すると、以下のような結果が出力されます。

Enter the number of elements in the array: 4
Element 0 of array is : 1
Element 1 of array is : 2
Element 2 of array is : 3
Element 3 of array is : 4

例2

次は、動的メモリ確保関数を使って要素を入力・集計し、free()で解放した後のメモリ状態を確認するCプログラムです。

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
void main(){
    //変数・ポインタ・合計値の宣言//
    int numofe,i,sum=0;
    int *p;
    //要素数の入力//
    printf("Enter the number of elements : ");
    scanf("%d",&numofe);
    //malloc()関数の呼び出し//
    p=(int *)malloc(numofe*sizeof(int));
    /*メモリが正常に確保・予約できたかどうかを
    確認するためif文を使用*/
    if (p==NULL){
        printf("Memory not available");
        exit(0);
    }
    //要素の入力と合計の計算//
    printf("Enter the elements : \n");
    for(i=0;i<numofe;i++){
        scanf("%d",p+i);
        sum=sum+*(p+i);
    }
    printf("\nThe sum of elements is %d",sum);
    free(p);//メモリの解放//
    printf("\nDisplaying the cleared out memory location : \n");
    for(i=0;i<numofe;i++){    
        printf("%d\n",p[i]);//ガベージ値が表示される//
    }
}

実行結果

上記のプログラムを実行すると、以下のような結果が出力されます。free()で解放された後のメモリ領域には不定値（ガベージ値）が表示される点に注目してください。

Enter the number of elements : 5
Enter the elements :
12
10
24
45
67
The sum of elements is 158
Displaying the cleared out memory location :
7804032
0
7799120
0
67