アロケーションとは？──メモリを確保して使い切るための基礎知識と実践技法

はじめに

アプリケーションがデータを扱うには、そのための「入れ物」が必要です。
その入れ物＝メモリ空間をプログラム上で確保する処理が「アロケーション（Allocation）」です。
動的な配列、構造体、ファイル読み込みのバッファなど、必要なときに必要なだけ確保して使うには、この仕組みの理解が不可欠です。
本記事では、アロケーションの概念、種類（静的／動的）、

malloc

などの実装例、注意点までを体系的に解説します。

基本情報・概要

アロケーションとは、プログラムがメモリ（RAM）を使用するために確保する行為です。
特に「動的アロケーション（Dynamic Allocation）」は、実行時にサイズや回数が決まる処理に不可欠です。

主な分類：

• 静的アロケーション：コンパイル時にサイズ固定（例：グローバル変数、固定配列）
• スタックアロケーション：関数スコープ内の自動変数（例：

  int x = 5;

  ）
• 動的アロケーション：ヒープ領域に実行時確保（例：

  malloc

  、

  new

  ）

アロケーションは「使うメモリの“領地”を借りる行為」です。

比較・分類・特徴の表形式まとめ（任意）

動的アロケーションは柔軟性がある反面、手動管理が必要になります。

深掘り解説

✅ C言語の

malloc

と

free

int* arr = malloc(sizeof(int) * 10);  // int 10個分を確保

if (arr == NULL) {
  perror("メモリ確保失敗");
  exit(1);
}

arr[0] = 100;
free(arr);  // 使用後は明示的に解放

• malloc()

  ：バイト数を指定して確保（成功時はアドレス、失敗時は NULL）

• free()

  ：確保したメモリを手動で解放（忘れるとメモリリーク）

✅ C++では

new

/

delete

を使用

int* ptr = new int;       // 1つのintを動的確保
int* arr = new int[10];   // 配列の確保

delete ptr;
delete[] arr;

• new

  /

  delete

  ：型安全にオブジェクトを確保・解放
• 現代C++ではスマートポインタ（

  std::unique_ptr

  ,

  shared_ptr

  ）を使うのが主流

✅ JavaScript や Python では明示的アロケーションは不要

• let arr = [1, 2, 3]

  のように、自動でヒープ領域が割り当てられる
• 内部的にはアロケーションされているが、開発者は意識せず使える
• ただし、大量データやパフォーマンス要件下では管理意識が必要

応用・発展的な使い方

• 再利用のためのアロケーションプール設計（メモリプール）
• 一括確保と一括解放（Arena Allocator）
• オブジェクトキャッシュによるGC負荷の低減
• リアルタイムアプリでのアロケーション制限（途中割り込み防止）

アロケーション戦略は、アプリの「処理速度」や「安定性」に直結します。

よくある誤解と注意点（任意）

• 確保したメモリの解放忘れ（メモリリーク）
• 解放後のメモリアクセス（ダングリングポインタ）

• malloc()

  直後の NULL チェックを忘れる
• 同じ領域を2度

  free()

  すると未定義動作

アロケーションは「使う・返すを明確に意識して設計するべき領域」です。

まとめ

アロケーションは、プログラムが必要なメモリを確保し、使い、解放する一連の操作です。
自動管理される言語でも、裏でメモリが確保されている事実は変わりません。
手動アロケーションのある C/C++ では特に、どこで確保して、どこで解放するかを明確に意識することが、パフォーマンスと安定性を両立する鍵になります。
プログラムの成長とともに、「見えないコストを設計で抑える」意識が求められる分野です。