C++の配置new（placement new）とは？主な用途と使い方を解説

配置new（placement new）とは

C++における配置new（placement new）は、new演算子の変種の一つです。まず、通常のnew演算子が行う処理を確認しましょう。通常のnew演算子は次の2つの役割を担っています。

• メモリを割り当てる
• 割り当てたメモリ上にオブジェクトを構築する

通常のnew演算子はヒープ領域にメモリを確保し、そこにオブジェクトを構築します。一方、配置newはプログラマが指定したアドレス上に直接オブジェクトを構築する点が最大の特徴です。

メモリ解放に関する注意点

通常のnewで確保したメモリはdeleteキーワードで解放できますが、配置newには対応する「placement delete」が存在しません。そのため、配置newで構築したオブジェクトを破棄する場合は、明示的にデストラクタを呼び出す必要があります。

配置newの主な用途

配置newを使うと、すでに確保済みのメモリ領域に対してオブジェクトを「構築」できます。新たなメモリ割り当てを行わずに既存のメモリを再利用できるため、パフォーマンスの最適化に役立ちます。具体的な活用例としては、以下のような場面が挙げられます。

• メモリプールやアリーナアロケータの実装
• 組み込みシステムなど、特定のアドレスにオブジェクトを配置したい場合
• std::vectorなどの標準ライブラリコンテナの内部実装

基本構文

new (address) (type) initializer

addressには、新しいオブジェクトを構築したいメモリアドレスを指定します。以下に具体例を示します。

サンプルコード

#include<iostream>
using namespace std;
int main() {
   int a = 5;
   cout << "a = " << a << endl;
   cout << "&a = " << &a << endl;
   // 配置newにより、aのアドレス上に値10を持つint型オブジェクトを構築
   int *m = new (&a) int(10);
   cout << "\nAfter using placement new:" << endl;
   cout << "a = " << a << endl;
   cout << "m = " << m << endl;
   cout << "&a = " << &a << endl;
   return 0;
}

実行結果

a = 5
&a = 0x22fe34
After using placement new:
a = 10
m = 0x22fe34
&a = 0x22fe34

コードの解説

この例では、変数aのアドレス（&a）を指定して配置newを使用しています。その結果、ポインタmはaと同じアドレス（0x22fe34）を指し、aの値は5から10へ書き換えられます。つまり、新しいメモリを一切確保することなく、既存の変数aの記憶域上に新しいint型オブジェクトが構築されたことが確認できます。このように配置newを活用することで、メモリの再割り当てコストを削減し、効率的なプログラムを実現できます。