C++のdelete演算子とfree()関数の違いと使い方を徹底解説

C++やC言語で動的に確保したメモリを解放する方法として、主にdelete演算子とfree()関数の2つがあります。本記事では、それぞれの構文、使い方、そして実際のコード例を通して、両者の違いをわかりやすく解説します。

delete演算子とは

delete演算子は、new演算子によって動的に確保されたメモリを解放するために使用されます。プログラマは、この演算子を使って自分で作成したポインタ変数が指すメモリを自由に解放できます。

C++におけるdelete演算子の基本構文は以下の通りです。

delete ポインタ変数名;

また、new[]で確保した配列形式のメモリブロックを解放する場合は、次の構文を使用します。

delete[] ポインタ変数名;

delete演算子の使用例

#include <iostream>
using namespace std;
int main () {
    int *ptr1 = NULL;
    ptr1 = new int;
    float *ptr2 = new float(299.121);
    int *ptr3 = new int[28];
    *ptr1 = 28;
    cout << "Value of pointer variable 1 : " << *ptr1 << endl;
    cout << "Value of pointer variable 2 : " << *ptr2 << endl;
    if (!ptr3)
    cout << "Allocation of memory failed\n";
    else {
        for (int i = 10; i < 15; i++)
        ptr3[i] = i+1;
        cout << "Value of store in block of memory: ";
        for (int i = 10; i < 15; i++)
        cout << ptr3[i] << " ";
    }
    delete ptr1;
    delete ptr2;
    delete[] ptr3;
    return 0;
}

実行結果

Value of pointer variable 1 : 28
Value of pointer variable 2 : 299.121
Value of store in block of memory: 11 12 13 14 15

プログラムの解説

上記のプログラムでは、ptr1、ptr2、ptr3という3つのポインタ変数を宣言しています。ptr1とptr2はnew演算子を使って値を初期化し、ptr3はnew演算子によって確保されたメモリブロックを格納しています。

int *ptr1 = NULL;
ptr1 = new int;
float *ptr2 = new float(299.121);
int *ptr3 = new int[28];
*ptr1 = 28;

配列の各要素に値を代入し、その内容を画面に出力しています。プログラムの最後では、確保したメモリを解放するために、delete ptr1、delete ptr2、そして配列用のdelete[] ptr3を使用しています。

delete ptr1;
delete ptr2;
delete[] ptr3;

注意点：newで確保したメモリはdeleteで、new[]で確保したメモリはdelete[]で解放する必要があります。これを混同すると未定義動作を引き起こす可能性があるため注意しましょう。

free()関数とは

free()関数は、malloc()関数によって動的に確保されたメモリを解放するために使用されるC言語の標準ライブラリ関数です。なお、free()を呼び出してもポインタ変数自体の値は変化しないため、ポインタは引き続き同じメモリ位置を指し続ける点に注意が必要です（いわゆるダングリングポインタ状態になります）。

C言語におけるfree()関数の構文は以下の通りです。

void free(void *pointer_name);

pointer_name − 解放対象のメモリを指すポインタの名前です。

free()関数の使用例

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
    int n = 4, i, *p, s = 0;
    p = (int*) malloc(n * sizeof(int));
    if(p == NULL) {
        printf("\nError! memory not allocated.");
        exit(0);
    }
    printf("\nEnter elements of array : ");
    for(i = 0; i < n; ++i) {
        scanf("%d", p + i);
        s += *(p + i);
    }
    printf("\nSum : %d", s);
    free(p);
    return 0;
}

実行結果

Enter elements of array : 32 23 21 28
Sum : 104

プログラムの解説

上記のプログラムでは、4つの変数を宣言しており、そのうちの1つがポインタ変数*pです。このポインタは、malloc()によって確保されたメモリ領域を格納しています。

int n = 4, i, *p, s = 0;
p = (int*) malloc(n * sizeof(int));

ユーザーが入力した配列の各要素の合計値を計算して出力します。最後に、確保したメモリを解放するために以下のコードを実行しています。

free(p);

deleteとfree()の主な違い

両者の主な違いをまとめると以下のようになります。

delete演算子（C++）：new演算子で確保したメモリを解放します。オブジェクトのデストラクタを自動的に呼び出すため、クラスオブジェクトの解放に適しています。

free()関数（C言語）：malloc()、calloc()、realloc()で確保したメモリを解放します。デストラクタは呼び出されないため、C++のオブジェクトには使用すべきではありません。

C++プログラミングではnew/deleteのペアを、C言語ではmalloc()/free()のペアを対応させて使用することが重要です。混用するとメモリ破壊やクラッシュなどの深刻なバグにつながる可能性があります。