C++クラスのメンバ関数内でのnew演算子に対するメモリ解放(delete)につきまして。

Question

C++におけるメモリ解放

現在、c++で作業をしているのですが、気になるところがありましたので、質問させていただきます。
c++において、new演算子を用いてオブジェクトを生成した場合、使用後はdelete文を書くことで明示的に
そのオブジェクトをdeleteし、メモリを解放します。

[===言葉では伝わりづらいのでコードに読み飛ばしていただいても結構です。===]
そこで、変数を宣言かつnewを使ってクラスのメンバ関数内で初期化した場合、
そのオブジェクトはどうやってdeleteすればいいのでしょうか。(そもそもそのままほっといた時にメモリリーク自体が起こるのかも疑問です。)
というのも、そこで宣言したオブジェクトは他のメンバ関数内でも使いたいので、
定義した関数内でdeleteしてしまうと他のメンバ関数では使えなくなる(または挙動が思い通りにいかなくなる)のではないかと思っております。
[=======================================================]

何か知恵をお貸しいただけたらと思います。

言葉だと上手く伝わらないと思いますので、今取り組んでいるコードをかなり簡易化したものを下にのせましたのでそちらもご参照ください。

該当のソースコード

ここに載せるにあたって細かいところを改変しているのでsyntaxは気にしないでください。(include <string>の省略など。)
このコードだけでも意味は十分伝わると思いますので、あくまでかなりc++ライクな疑似コードとしてとらえていただければと思います。

以下をsub.hppとします。

#include <map>

class Node {
public:
  string name;
  Node(string n): name(n){}
};

class Graph {
public:
  Graph(void);
  virtual ~Graph(void);
  map<string, Node*> nmap;

  void setNName(string name, string nickname);
  void getName(string nickname);
};

以下をsub.cppとします

#include "sub.hpp"
void Graph::setNName(string name, string nickname){
  Node* node = new Node(name);
  nmap[nickname] = node;
}

void Graph::getName(string nickname){
  cout << nmap[nickname]->name << endl;
}

これを以下のmain.cppで使うとしたら、

#include "sub.hpp"
int main(){
  Graph g;
  string name = "tanaka"
  string nickname = "tanapyon" 
  g.setNName(name,nickname);
  g.getName(nickname); //tanapyonが出力される
}

このとき、sub.cppのGraph::setNName()内でnewを用いて作られたnodeはdeleteされていないのですが、
このままだと実際にメモリリークは起こるのでしょうか。

起こるのだとしたら、どこにdeleteを書き加えれば良いのか、
起こらないのだとしたら、なぜ起こらないのか。(私には直感的に起こるように見えてしまうので詳しい説明をしていただければとてもありがたいです。。。)

つまり

・上記プログラムでメモリリークが起こるのか否か。

・起こる場合はどこにdeleteを書けば良いのか。

・起こらない場合はなぜ起こらないと言えるのか。(stackやheapなどのメモリ配置を用いて説明していただけると理解が深まります)

よろしくお願いいたします。

Answer 1

・上記プログラムでメモリリークが起こるのか否か。

はい、開放する方法がないのでメモリリークします。

・起こる場合はどこにdeleteを書けば良いのか。

デストラクタでnmap.begin()からnmap.end()まで全要素を回しながらdeleteしていく、ということになります。

もっとも、mapの要素型を<string, Node>にして単純代入にすれば、ややこしいことを考える必要はなくなります。

Comments

[omiteratail]

maisumakunさん
ご回答ありがとうございます。
メモリリーク起こってしまいますか。。。
ループで回してdelete、かしこまりました。

単純代入しない理由は、データ数によってtime complexityが結構あがってしまうような気がしているので、ポインタで収めております。

Answer 2

OSが管理するとかは置いといて

• 自分のコードで生成したものは自分のコードで始末する
• 自分が定めた任意の時点で、自分のコードが生成したものの（生死の）管理ができている

ことができていないプログラムをメモリリークが起きるプログラムと考えます。
つまりメモリリークが起こるかどうかはプログラムの仕様によると考えます。

この考えに沿って

・上記プログラムでメモリリークが起こるのか否か。

起きます。

・起こる場合はどこにdeleteを書けば良いのか。

• Graphのデストラクタでマップに登録されたnodeポインタを破棄します。
• Graph::setNNameにて、すでにnicknameがマップに登録されていればnewしないようにします。また必要に応じ既存のnodeのnameを上書きします。

Comments

[omiteratail]

can110さん

ご回答ありがとうございます。
C++でもOSが勝手にガベージコレクションしてくれるということですか！？
少し興味があります。

なるほど、mapの要素に対してループを回してdeleteしていくということですね。
ありがとうございます。

Answer 3

クラスにデストラクタを定義して、そこでDeleteします。

Comments

[omiteratail]

hichonさん

ご回答ありがとうございます。
デストラクタはGraphクラスにてだとは思いますが、
その中でどのように記載すればいいのかというところが悩んでいました。
maisumakunさんのようにループで回してdeleteで消し去るということでしょうか

Answer 4

解決済となっていますが、1点気になったので回答します。
can110さんが懸念されていますが、デストラクタでdeleteるだけでは同じnicknameで別のnameが設定された場合にメモリリークが発生します。
下記の様に別のnameで同じnicknameを設定すると、最初にnmapに設定されたnameを持つNodeのポインタを別のnameを持つNodeを指すポインタで上書きされてしまいます。
その結果、最初に設定されたnameを持つNodeのメモリをdeleteできなくなります。

#include "sub.hpp"
int main(){
  Graph g;
  string name1 = "saori"
  string name2 = "sachiko"
  string nickname = "sacchan" 
  g.setNName(name1,nickname);
  g.setNName(name2,nickname);
  g.getName(nickname); //sachikoが出力される
}

この場合、"saori"のNodeをdeleteできません。

void Graph::setNName(string name, string nickname){// nickname <= "saori"
  Node* node = new Node(name);
  nmap[nickname] = node;
}

void Graph::setNName(string name, string nickname){// nickname <= "sachiko"
  Node* node = new Node(name);
  nmap[nickname] = node; // Node* node = new Node("saori");のポインタ が上書きさてしまう。
}

なので、同じnicknameが存在しない場合のみnmapに設定をするようにするか、

void Graph::setNName(string name, string nickname){
  if(nmap.find(nickname) == nmap.end()) {
    Node* node = new Node(name);
    nmap[nickname] = node;
  }
}

c++11以降であれば、std::shared_ptrを使って

class Graph {
public:
  Graph(void);
  virtual ~Graph(void);
  map<string, std::shared_ptr<Node>> nmap;

  void setNName(string name, string nickname);
  void getName(string nickname);
};

void Graph::setNName(string name, string nickname){
  std::shared_ptr<Node> node = std::make_shared<Node>(name);
  nmap[nickname] = node;
}

とするのが良いと思います。