動的なオブジェクトの生成 | Programming Place Plus　Modern C++編【言語解説】　第１５章

new演算子を使う式（new式）の構文は次のようになっています。

new 型名;
new 型名(実引数の並び);

new演算子は、型名に応じた必要な大きさのメモリ領域を動的に確保し、そこにオブジェクトをインスタンス化します。そして、確保されたメモリ領域を指し示すポインタが返されます。

失敗したとしても、ヌルポインタが返されることはないため、そのようなエラーチェックは不要です。

new演算子の失敗は、（伝えられるとすれば）例外機構（第１９章）によって実現されます。詳細は後で取り上げています。

new演算子には、クラス型でも、そうでない型でも指定可能です。クラス型の場合には、コンストラクタが呼び出されますから、必要に応じて ( ) を補って、実引数を指定します。クラス型でない場合でも、単一の初期化子を与えて初期化できます。

MyClass* pm = new MyClass(10, 20);
int* pi = new int(10);

実引数を与えない形での呼び出しは注意が必要です。

MyClass* pm = new MyClass;
int* pi = new int;

この場合の初期化方法は、デフォルト初期化（第７章）です。生成する型がクラス型であればデフォルトコンストラクタが呼び出されますが、クラス型でない場合は未初期化なままです。

new演算子によってインスタンス化されたオブジェクトの破棄と、確保されたメモリ領域の解放は、delete演算子で行います。free関数は使えません。

delete演算子を使う式（delete式）の構文は次のようになっています。

delete メモリアドレス;

delete演算子には、new演算子で確保されたメモリ領域のメモリアドレスか、ヌルポインタしか指定できません。ほかの指定は未定義の動作になります。ヌルポインタを指定した場合は、何も起こらないことが保証されています。

delete演算子に指定したメモリアドレスが、クラス型のオブジェクトがあるメモリアドレスの場合は、デストラクタが呼び出されます。

メモリ確保に成功した場合は、続けて、オブジェクトをインスタンス化する作業が行われます。

ここでコンストラクタが呼び出されます。この過程の存在がＣ言語と C++ との大きな違いであり、malloc関数を使うことが適切でない理由です。malloc関数にはこの過程がありませんから、オブジェクトは生成されません。

コンストラクタの中でエラーが起きる可能性があります。コンストラクタの処理が正常に終了できなかった場合、前の過程で確保されたメモリ領域の解放が行われます。

また、コンストラクタの処理が最後まで正常に完了できなかった場合、オブジェクトは “作られなかった” とみなされます。これが意味することは、デストラクタは呼ばれないということです。コンストラクタの本体の処理が中途半端に実行されてしまっていると、デストラクタで行う予定だった後片付けがなされないということですから、注意深く実装されなければなりません。この話題は後で取り上げます。

確保されたメモリ領域のメモリアドレスを、要求された型を指すポインタで返却して完了です。

メモリ確保に失敗してしまった場合には、newハンドラが呼び出されます。newハンドラは単なる関数です。プログラマーが自分で用意した関数を事前に登録しておけるので、メモリ確保に失敗したときに、それを知ることができます。

newハンドラを登録していなかった場合は、例外が送出されます。例外については、第１９章で説明しますが、特に気にしなければ、結果的にプログラムが終了するという結果になります。

このような機構が設けられているのは、メモリ確保に失敗したときに、メモリ領域から重要でないデータを急きょ解放することで、領域を空けてやることができれば、メモリ確保を成功に導くことが可能であるかもしれないからです。実際、newハンドラとして登録した関数が、普通に関数の末尾まで実行されたり、return文で戻ってきたりした場合、再度、メモリ確保を試みることになっています。その結果、メモリ確保に成功すれば、何事もなかったかのように、メモリ確保成功時の処理が続行されます。

もし、再試行にも失敗したら、再び newハンドラが呼び出され、以降は同じことを無限に繰り返します。

少し分かり難いので、疑似的なコードで示すと次のようになります。

void* new関数 (std::size_t size)
{
    for (;;) {
        void* p = std::malloc(size);
        if (p != nullptr) {
            return p;
        }
        if (newハンドラが登録されていない？) {
            例外を送出 (new関数から抜け出す)
        }
        newハンドラを呼ぶ
    }
}

newハンドラを登録するには、std::set_new_handler関数を使用します。std::set_new_handler関数を使うには、<new> という妙な名前の標準ヘッダをインクルードします。

namespace std {
    new_handler set_new_handler(new_handler p);
}

具体的には次のようなプログラムになります。

#include <iostream>
#include <new>
#include <climits>

struct BigData {
    char c[INT_MAX];
};

void my_new_handler()
{
    std::cout << "call my_new_handler" << std::endl;
    std::abort();
}

int main()
{
    std::set_new_handler(my_new_handler);

    BigData* data = new BigData();
    delete data;
}

実行結果：

call my_new_handler

このサンプルプログラムは、巨大なオブジェクトを動的に生成しようとして、メモリ確保を失敗させています。あらかじめ、std::set_new_handler関数を呼び出して、my_new_handler関数を newハンドラとして登録していますから、メモリ確保に失敗すると、このハンドラ関数が呼び出されます。my_new_handler関数は、メッセージを出力した後、std::abort関数（Ｃ言語のリファレンス）を呼び出してプログラムを異常終了させます。

先ほどのサンプルプログラムで、my_new_handler関数の中にある std::abort関数の呼び出しをコメントアウトすると、標準出力に “call my_new_handler” が繰り返し出力されるようになり、my_new_handler関数が無限に呼び出されている様子が分かります。

このように、new演算子は、newハンドラの実装次第で、メモリ確保失敗時に何が起きるかは変わります。無限ループになって、呼び出し元に帰ってこないかもしれませんし、プログラムが異常終了するかもしれません。そのため、new の失敗をチェックするために、ヌルポインタが返ってきたかどうかを調べることは間違っています。実際、ヌルポインタが返されることはあり得ません。

【上級】new演算子を「new(std::nothrow) 型名(コンストラクタに渡す引数)」という形で使用した場合だけは、失敗するとヌルポインタを返します。ただしこの記法は、古いプログラムを維持するために用意されているものであり（C++ の規格化前はヌルポインタを返す実装もありました）、基本的に使わない方が良く、標準の使い方で統一した方が良いでしょう。