Управление памятью в C++: экспертное использование new и delete

Управление памятью в C++: экспертное использование new и delete

Это руководство объясняет, как выделять и освобождать память в куче с помощью new и delete, на чётких реальных примерах.

C++ даёт разработчикам возможность выделять память во время выполнения — это называется динамическим выделением памяти. В отличие от управляемых языков (Java, Python), C++ не освобождает память в куче автоматически; программист должен делать это явно.

Операторы new и delete — базовый механизм для этой задачи. Они являются краеугольным камнем ручного управления памятью в C++ и определены в стандартной библиотеке C++.

Оператор new

Оператор new выделяет блок памяти в куче и возвращает указатель на его первый байт. Например:

// Объявление указателя на int
int* pointVar;
// Динамическое выделение памяти через new
pointVar = new int;
// Присвоение значения выделенной памяти
*pointVar = 45;

В этом фрагменте pointVar получает адрес нового int. Поскольку new возвращает указатель, переменная должна быть указателем. Для массивов new возвращает указатель на первый элемент:

int* arr = new int[10]; // arr указывает на первый элемент массива из 10 int

Общий синтаксис:

pointerVariable = new dataType;        // одиночный объект
pointerVariable = new dataType[size];  // массив

Оператор delete

Когда объект или массив, выделенный через new, больше не нужен, нужно вызвать delete, чтобы вернуть память операционной системе. Несоблюдение этого правила приводит к утечкам памяти, снижающим производительность или вызывающим сбои.

Для одиночного объекта:

delete pointerVariable;

Для массива, выделенного через new[], используйте массивную форму:

delete[] pointerVariable;

Пример полного жизненного цикла:

// Выделение int
int* pointVar = new int;
*pointVar = 45;
cout << *pointVar; // Вывод: 45
// Освобождение
delete pointVar;

Пример 1: Базовое динамическое выделение

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int* pointInt;
    float* pointFloat;
    
    pointInt = new int;
    pointFloat = new float;
    
    *pointInt = 45;
    *pointFloat = 45.45f;
    
    cout << *pointInt << endl;
    cout << *pointFloat << endl;
    
    delete pointInt;
    delete pointFloat;
    return 0;
}

Вывод

45
45.45

Программа демонстрирует выделение двух примитивных типов, присваивание, вывод и корректное освобождение.

Пример 2: Выделение массива float

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int num;
    cout << "Enter total number of students: ";
    cin >> num;
    
    float* ptr = new float[num];
    
    cout << "Enter GPA of students." << endl;
    for (int i = 0; i < num; ++i) {
        cout << "Student" << i + 1 << ": ";
        cin >> *(ptr + i);
    }
    
    cout << "\nDisplaying GPA of students." << endl;
    for (int i = 0; i < num; ++i) {
        cout << "Student" << i + 1 << " :" << *(ptr + i) << endl;
    }
    
    delete[] ptr;
    return 0;
}

Вывод

Enter total number of students: 4
Enter GPA of students.
Student1: 3.6
Student2: 3.1
Student3: 3.9
Student4: 2.9
Displaying GPA of students.
Student1 :3.6
Student2 :3.1
Student3 :3.9
Student4 :2.9

Программа запрашивает количество студентов, выделяет массив float соответствующего размера, собирает ввод, выводит данные и освобождает память через delete[].

Пример 3: Динамическое выделение объекта

#include <iostream>
using namespace std;

class Student {
    int age;
public:
    Student() : age(12) {}
    void getAge() {
        cout << "Age = " << age << endl;
    }
};

int main() {
    Student* ptr = new Student();
    ptr->getAge();
    delete ptr;
    return 0;
}

Вывод

Age = 12

Создаётся объект Student в куче. Конструктор инициализирует age значением 12, метод getAge выводит его. После использования delete освобождает память объекта.

Современные альтернативы (C++11 и новее)

В современном C++ ручное управление памятью через new/delete заменяется на:

• std::unique_ptr — единственное владение, автоматическое удаление.
• std::shared_ptr — совместное владение с подсчётом ссылок.
• std::make_unique / std::make_shared — безопасное создание.
• std::vector, std::string — контейнеры, управляющие памятью сами.

#include <memory>
#include <iostream>

int main() {
    auto ptr = std::make_unique<Student>();
    ptr->getAge();
    // delete не нужен — автоматическое удаление при выходе из области видимости
}