【C++】operator newとは？使い方や実装方法を解説

2023-10-162024-06-01

C++プログラミングを学ぶ中で、メモリ管理は避けて通れない重要なテーマです。

この記事では、C++のメモリ管理における operator new について詳しく解説します。

初心者の方でも理解しやすいように、基本的な使い方からカスタム実装の方法、そして応用例までを丁寧に説明します。

これを読むことで、C++のメモリ管理の基礎をしっかりと身につけ、より効率的で安全なプログラムを書くための知識を得ることができます。

目次から探す

operator newとは？

C++におけるメモリ管理の基本

C++は、プログラムの実行中に動的にメモリを割り当てることができる強力な機能を持っています。

動的メモリ管理は、プログラムの柔軟性と効率性を高めるために不可欠です。

C++では、new演算子とdelete演算子を使用して動的メモリを管理します。

これにより、必要なときにメモリを確保し、不要になったときに解放することができます。

operator newの役割

operator newは、C++のメモリ管理機能の中核を成す関数です。

この関数は、指定されたサイズのメモリを動的に割り当てる役割を果たします。

operator newは、標準ライブラリによって提供されるデフォルトの実装があり、通常はヒープメモリからメモリを確保します。

以下は、operator newの基本的なシグネチャです：

void* operator new(std::size_t size);

この関数は、指定されたサイズのメモリを割り当て、そのポインタを返します。

メモリの割り当てに失敗した場合、std::bad_alloc例外がスローされます。

new演算子との違い

new演算子は、operator newを内部的に呼び出してメモリを割り当てる高レベルの構文です。

new演算子は、メモリの割り当てだけでなく、オブジェクトの初期化も行います。

具体的には、new演算子は以下の手順で動作します：

operator newを呼び出してメモリを割り当てる。
割り当てられたメモリに対してコンストラクタを呼び出してオブジェクトを初期化する。
初期化されたオブジェクトのポインタを返す。

以下に、new演算子とoperator newの違いを示す簡単な例を示します：

#include <iostream>
#include <new> // std::bad_alloc
class MyClass {
public:
    MyClass() {
        std::cout << "MyClass constructor called" << std::endl;
    }
    ~MyClass() {
        std::cout << "MyClass destructor called" << std::endl;
    }
};
int main() {
    try {
        // new演算子を使用してオブジェクトを作成
        MyClass* obj = new MyClass();
        // メモリを解放
        delete obj;
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、new演算子を使用してMyClassのオブジェクトを作成し、コンストラクタが呼び出されることを確認できます。

delete演算子を使用してメモリを解放すると、デストラクタが呼び出されます。

一方、operator newを直接使用する場合は、メモリの割り当てのみを行い、オブジェクトの初期化は手動で行う必要があります：

#include <iostream>
#include <new> // std::bad_alloc
class MyClass {
public:
    MyClass() {
        std::cout << "MyClass constructor called" << std::endl;
    }
    ~MyClass() {
        std::cout << "MyClass destructor called" << std::endl;
    }
};
int main() {
    try {
        // operator newを使用してメモリを割り当てる
        void* rawMemory = operator new(sizeof(MyClass));
        // 手動でコンストラクタを呼び出してオブジェクトを初期化
        MyClass* obj = new (rawMemory) MyClass();
        // メモリを解放
        obj->~MyClass();
        operator delete(rawMemory);
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、operator newを使用してメモリを割り当て、手動でコンストラクタを呼び出してオブジェクトを初期化しています。

メモリを解放する際も、手動でデストラクタを呼び出し、operator deleteを使用してメモリを解放しています。

以上のように、operator newは低レベルのメモリ割り当て関数であり、new演算子はその上に構築された高レベルの構文です。

operator newを理解することで、C++のメモリ管理をより深く理解し、カスタムメモリ管理の実装が可能になります。

operator newの基本的な使い方

標準のoperator newの使用例

C++では、operator newはメモリを動的に割り当てるための標準的な方法です。

通常、new演算子を使ってオブジェクトを動的に作成しますが、その背後ではoperator newが呼び出されています。

以下は、標準のoperator newを使った基本的な例です。

#include <iostream>
#include <new> // operator newを使用するために必要
int main() {
    try {
        // 100バイトのメモリを動的に割り当てる
        void* p = operator new(100);
        std::cout << "Memory allocated at: " << p << std::endl;
        // メモリを解放する
        operator delete(p);
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、operator newを使って100バイトのメモリを動的に割り当てています。

メモリの割り当てが成功すると、そのアドレスが表示されます。

割り当てたメモリはoperator deleteを使って解放します。

カスタムoperator newの定義方法

標準のoperator newをオーバーロードして、カスタムのメモリ割り当てロジックを実装することも可能です。

以下は、カスタムoperator newを定義する方法の例です。

#include <iostream>
#include <cstdlib> // std::malloc, std::free
// カスタムoperator newの定義
void* operator new(std::size_t size) {
    std::cout << "Custom operator new called, size: " << size << std::endl;
    void* p = std::malloc(size);
    if (!p) {
        throw std::bad_alloc();
    }
    return p;
}
// カスタムoperator deleteの定義
void operator delete(void* p) noexcept {
    std::cout << "Custom operator delete called" << std::endl;
    std::free(p);
}
int main() {
    try {
        // 100バイトのメモリを動的に割り当てる
        void* p = operator new(100);
        std::cout << "Memory allocated at: " << p << std::endl;
        // メモリを解放する
        operator delete(p);
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、operator newとoperator deleteをカスタム定義しています。

operator newではstd::mallocを使ってメモリを割り当て、operator deleteではstd::freeを使ってメモリを解放します。

メモリの割り当てと解放の際にメッセージが表示されるようになっています。

カスタムoperator newの使用例

カスタムoperator newを使うことで、特定のクラスに対して独自のメモリ管理を実装することができます。

以下は、特定のクラスに対してカスタムoperator newを定義する例です。

#include <iostream>
#include <cstdlib> // std::malloc, std::free
class MyClass {
public:
    // カスタムoperator newの定義
    void* operator new(std::size_t size) {
        std::cout << "MyClass custom operator new called, size: " << size << std::endl;
        void* p = std::malloc(size);
        if (!p) {
            throw std::bad_alloc();
        }
        return p;
    }
    // カスタムoperator deleteの定義
    void operator delete(void* p) noexcept {
        std::cout << "MyClass custom operator delete called" << std::endl;
        std::free(p);
    }
    // コンストラクタ
    MyClass() {
        std::cout << "MyClass constructor called" << std::endl;
    }
    // デストラクタ
    ~MyClass() {
        std::cout << "MyClass destructor called" << std::endl;
    }
};
int main() {
    try {
        // MyClassのインスタンスを動的に作成
        MyClass* obj = new MyClass();
        std::cout << "MyClass instance created at: " << obj << std::endl;
        // MyClassのインスタンスを解放
        delete obj;
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、MyClassに対してカスタムoperator newとoperator deleteを定義しています。

new演算子を使ってMyClassのインスタンスを動的に作成すると、カスタムoperator newが呼び出され、メモリの割り当てが行われます。

同様に、delete演算子を使ってインスタンスを解放すると、カスタムoperator deleteが呼び出されます。

operator newの実装方法

標準ライブラリのoperator newの実装

C++の標準ライブラリには、operator newが既に実装されています。

標準のoperator newは、指定されたサイズのメモリを動的に割り当てるために使用されます。

以下は、標準のoperator newの基本的な使用例です。

#include <iostream>
#include <new> // operator newを使用するために必要
int main() {
    try {
        // 100バイトのメモリを動的に割り当てる
        void* p = operator new(100);
        std::cout << "Memory allocated at: " << p << std::endl;
        // 割り当てたメモリを解放する
        operator delete(p);
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、operator newを使って100バイトのメモリを動的に割り当てています。

メモリの割り当てに失敗した場合、std::bad_alloc例外がスローされます。

カスタムoperator newの実装手順

標準のoperator newを使うだけでなく、特定の要件に応じてカスタムのoperator newを実装することも可能です。

以下では、カスタムoperator newの実装手順について詳しく説明します。

メモリの割り当て

カスタムoperator newを実装する際、まずはメモリの割り当てを行います。

以下は、基本的なカスタムoperator newの実装例です。

#include <iostream>
#include <cstdlib> // mallocとfreeを使用するために必要
void* operator new(std::size_t size) {
    std::cout << "Custom operator new called, size: " << size << std::endl;
    void* p = std::malloc(size);
    if (!p) {
        throw std::bad_alloc();
    }
    return p;
}
void operator delete(void* p) noexcept {
    std::cout << "Custom operator delete called" << std::endl;
    std::free(p);
}
int main() {
    try {
        // 100バイトのメモリを動的に割り当てる
        void* p = operator new(100);
        std::cout << "Memory allocated at: " << p << std::endl;
        // 割り当てたメモリを解放する
        operator delete(p);
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、std::mallocを使ってメモリを割り当て、std::freeを使ってメモリを解放しています。

メモリ不足時の処理

メモリの割り当てに失敗した場合、std::bad_alloc例外をスローする必要があります。

これは、標準のoperator newと同じ動作を模倣するためです。

void* operator new(std::size_t size) {
    std::cout << "Custom operator new called, size: " << size << std::endl;
    void* p = std::malloc(size);
    if (!p) {
        throw std::bad_alloc();
    }
    return p;
}

このコードでは、std::mallocがnullptrを返した場合にstd::bad_alloc例外をスローしています。

メモリのアライメント

メモリのアライメントは、特定のデータ型が特定のメモリアドレスに配置されることを保証するために重要です。

C++11以降では、std::alignを使ってアライメントを確保することができます。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <new>
#include <cstddef> // std::alignを使用するために必要
void* operator new(std::size_t size, std::align_val_t align) {
    std::cout << "Custom aligned operator new called, size: " << size << ", align: " << static_cast<std::size_t>(align) << std::endl;
    void* p = std::aligned_alloc(static_cast<std::size_t>(align), size);
    if (!p) {
        throw std::bad_alloc();
    }
    return p;
}
void operator delete(void* p, std::align_val_t) noexcept {
    std::cout << "Custom aligned operator delete called" << std::endl;
    std::free(p);
}
int main() {
    try {
        // 100バイトのメモリを16バイトアライメントで動的に割り当てる
        void* p = operator new(100, std::align_val_t(16));
        std::cout << "Memory allocated at: " << p << std::endl;
        // 割り当てたメモリを解放する
        operator delete(p, std::align_val_t(16));
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、std::aligned_allocを使って指定されたアライメントでメモリを割り当てています。

アライメントを指定することで、特定のデータ型が効率的にアクセスできるようになります。

以上が、カスタムoperator newの基本的な実装手順です。

これらの手順を理解することで、特定の要件に応じたメモリ管理を実現することができます。

operator newの応用

メモリプールの実装

メモリプールは、メモリの効率的な管理を目的とした技術です。

特に頻繁にメモリの割り当てと解放が行われる場合に有効です。

メモリプールを使うことで、メモリの断片化を防ぎ、パフォーマンスを向上させることができます。

以下は、カスタムoperator newを使ってメモリプールを実装する例です。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
class MemoryPool {
public:
    MemoryPool(size_t size) : poolSize(size), pool(new char[size]), offset(0) {}
    ~MemoryPool() { delete[] pool; }
    void* allocate(size_t size) {
        if (offset + size > poolSize) {
            throw std::bad_alloc();
        }
        void* ptr = pool + offset;
        offset += size;
        return ptr;
    }
    void deallocate(void* ptr) {
        // メモリプールでは通常、個別の解放は行わない
    }
private:
    size_t poolSize;
    char* pool;
    size_t offset;
};
void* operator new(size_t size, MemoryPool& pool) {
    return pool.allocate(size);
}
void operator delete(void* ptr, MemoryPool& pool) {
    pool.deallocate(ptr);
}
int main() {
    MemoryPool pool(1024); // 1KBのメモリプールを作成
    try {
        int* p = new(pool) int(42); // メモリプールからメモリを割り当て
        std::cout << *p << std::endl;
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "メモリ割り当てに失敗しました: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、MemoryPoolクラスを使ってメモリプールを管理し、カスタムoperator newを定義しています。

メモリプールからメモリを割り当てることで、効率的なメモリ管理が可能になります。

デバッグ用operator newの実装

デバッグ用のoperator newを実装することで、メモリリークや不正なメモリアクセスを検出しやすくなります。

以下は、メモリ割り当ての際にログを出力するデバッグ用operator newの例です。

#include <iostream>
#include <new>
void* operator new(size_t size) {
    void* ptr = std::malloc(size);
    if (!ptr) {
        throw std::bad_alloc();
    }
    std::cout << "Allocated " << size << " bytes at " << ptr << std::endl;
    return ptr;
}
void operator delete(void* ptr) noexcept {
    std::cout << "Deallocated memory at " << ptr << std::endl;
    std::free(ptr);
}
int main() {
    try {
        int* p = new int(42); // メモリ割り当て
        std::cout << *p << std::endl;
        delete p; // メモリ解放
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "メモリ割り当てに失敗しました: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、メモリの割り当てと解放の際にログを出力することで、メモリの使用状況を追跡できます。

これにより、メモリリークや不正なメモリアクセスを検出しやすくなります。

パフォーマンス向上のためのカスタマイズ

パフォーマンス向上のために、カスタムoperator newを実装することも可能です。

例えば、特定のアライメントを保証するためのカスタムoperator newを実装することができます。

以下は、16バイトアライメントを保証するカスタムoperator newの例です。

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <new>
void* operator new(size_t size) {
    void* ptr = std::aligned_alloc(16, size);
    if (!ptr) {
        throw std::bad_alloc();
    }
    std::cout << "Allocated " << size << " bytes at " << ptr << " with 16-byte alignment" << std::endl;
    return ptr;
}
void operator delete(void* ptr) noexcept {
    std::cout << "Deallocated memory at " << ptr << std::endl;
    std::free(ptr);
}
int main() {
    try {
        int* p = new int(42); // メモリ割り当て
        std::cout << *p << std::endl;
        delete p; // メモリ解放
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "メモリ割り当てに失敗しました: " << e.what() << std::endl;
    }
    return 0;
}

この例では、std::aligned_allocを使って16バイトアライメントを保証しています。

特定のアライメントが必要な場合や、パフォーマンスを向上させたい場合に有効です。

以上のように、operator newをカスタマイズすることで、メモリ管理の効率化やデバッグの容易化、パフォーマンスの向上を図ることができます。

operator newとoperator deleteの関係

C++では、メモリの動的な割り当てと解放を効率的に行うために、operator newとoperator deleteが提供されています。

これらは一対の関数であり、operator newがメモリを割り当てる役割を果たす一方で、operator deleteはそのメモリを解放する役割を担います。

このセクションでは、operator deleteの基本から、operator newとの連携、そしてカスタムoperator deleteの実装方法について詳しく解説します。

operator deleteの基本

operator deleteは、operator newによって割り当てられたメモリを解放するための関数です。

標準のoperator deleteは、以下のように定義されています。

void operator delete(void* ptr) noexcept;

この関数は、ptrが指すメモリ領域を解放します。

new演算子で動的に割り当てられたメモリは、必ずdelete演算子で解放する必要があります。

例えば、以下のように使用します。

int* p = new int; // メモリの動的割り当て
delete p;        // メモリの解放

operator newとoperator deleteの連携

operator newとoperator deleteは、動的メモリ管理において密接に連携しています。

operator newがメモリを割り当て、operator deleteがそのメモリを解放するという役割分担が基本です。

以下に、operator newとoperator deleteの連携の例を示します。

class MyClass {
public:
    void* operator new(size_t size) {
        std::cout << "Custom new for MyClass" << std::endl;
        return ::operator new(size);
    }
    void operator delete(void* ptr) {
        std::cout << "Custom delete for MyClass" << std::endl;
        ::operator delete(ptr);
    }
};
int main() {
    MyClass* obj = new MyClass(); // カスタムoperator newが呼ばれる
    delete obj;                   // カスタムoperator deleteが呼ばれる
    return 0;
}

この例では、MyClassに対してカスタムのoperator newとoperator deleteが定義されています。

new演算子を使用してMyClassのインスタンスを作成すると、カスタムのoperator newが呼ばれ、delete演算子を使用してインスタンスを解放すると、カスタムのoperator deleteが呼ばれます。

カスタムoperator deleteの実装

カスタムoperator deleteを実装することで、メモリ解放時の特別な処理を行うことができます。

例えば、メモリプールを使用してメモリ管理を最適化する場合や、デバッグ情報を出力する場合などです。

以下に、カスタムoperator deleteの実装例を示します。

class MyClass {
public:
    void* operator new(size_t size) {
        std::cout << "Allocating " << size << " bytes" << std::endl;
        return ::operator new(size);
    }
    void operator delete(void* ptr) {
        std::cout << "Deallocating memory" << std::endl;
        ::operator delete(ptr);
    }
};
int main() {
    MyClass* obj = new MyClass(); // メモリの割り当て
    delete obj;                   // メモリの解放
    return 0;
}

この例では、operator newとoperator deleteの両方でメッセージを出力するようにしています。

これにより、メモリの割り当てと解放のタイミングを確認することができます。

カスタムoperator deleteを実装する際には、以下の点に注意する必要があります。

メモリリークを防ぐために、必ず対応するoperator newで割り当てられたメモリを解放する。
例外安全性を確保するために、noexcept指定を使用する。
標準ライブラリとの互換性を保つために、標準のoperator deleteを呼び出す。

これらのポイントを押さえることで、安全かつ効率的なメモリ管理が可能になります。

注意点とベストプラクティス

operator newを使用する際には、いくつかの注意点とベストプラクティスを守ることが重要です。

これにより、メモリ管理の問題を回避し、コードの品質を向上させることができます。

メモリリークの防止

メモリリークは、動的に割り当てたメモリが解放されずに残ってしまう現象です。

これを防ぐためには、以下の点に注意する必要があります。

適切な解放: new演算子で割り当てたメモリは、必ずdelete演算子で解放する必要があります。

特に、カスタムoperator newを使用する場合でも、対応するカスタムoperator deleteを実装し、適切に解放することが重要です。

class MyClass {
public:
    void* operator new(size_t size) {
        void* p = ::operator new(size);
        std::cout << "Custom new for MyClass\n";
        return p;
    }
    void operator delete(void* p) {
        std::cout << "Custom delete for MyClass\n";
        ::operator delete(p);
    }
};
int main() {
    MyClass* obj = new MyClass();
    delete obj; // メモリを適切に解放
    return 0;
}

スマートポインタの利用: C++11以降では、std::unique_ptrやstd::shared_ptrといったスマートポインタを使用することで、メモリリークを防ぐことができます。

これらのスマートポインタは、スコープを抜ける際に自動的にメモリを解放してくれます。

#include <memory>
int main() {
    std::unique_ptr<MyClass> obj = std::make_unique<MyClass>();
    // deleteは不要
    return 0;
}

例外安全性の確保

例外が発生した場合でも、メモリリークが発生しないようにすることが重要です。

以下の点に注意してください。

RAIIの利用: リソースの取得と解放をクラスのコンストラクタとデストラクタで行うRAII(Resource Acquisition Is Initialization)を利用することで、例外が発生してもリソースが適切に解放されます。

class ResourceGuard {
public:
    ResourceGuard() {
        // リソースの取得
    }
    ~ResourceGuard() {
        // リソースの解放
    }
};
void func() {
    ResourceGuard guard;
    // 例外が発生しても、デストラクタでリソースが解放される
}

スマートポインタの利用: 先述のスマートポインタも、例外安全性を確保するために有効です。

標準ライブラリとの互換性

カスタムoperator newを実装する際には、標準ライブラリとの互換性を保つことが重要です。

以下の点に注意してください。

標準のoperator newを呼び出す: カスタムoperator newの実装内で、標準のoperator newを呼び出すことで、標準ライブラリとの互換性を保つことができます。

void* MyClass::operator new(size_t size) {
    void* p = ::operator new(size);
    // カスタム処理
    return p;
}

標準のoperator deleteを呼び出す: カスタムoperator deleteの実装内で、標準のoperator deleteを呼び出すことも重要です。

void MyClass::operator delete(void* p) {
    // カスタム処理
    ::operator delete(p);
}

これらの注意点とベストプラクティスを守ることで、C++におけるメモリ管理をより安全かつ効率的に行うことができます。

FAQ

operator newとmallocの違いは？

operator newとmallocはどちらもメモリを動的に割り当てるための機能ですが、いくつかの重要な違いがあります。

言語の一部かライブラリか:

operator newはC++の言語機能の一部です。
mallocはC標準ライブラリの関数です。

初期化:

operator newはオブジェクトのコンストラクタを呼び出します。
mallocは単にメモリを割り当てるだけで、オブジェクトの初期化は行いません。

例外処理:

operator newはメモリ割り当てに失敗するとstd::bad_alloc例外を投げます。
mallocはメモリ割り当てに失敗するとNULLを返します。

カスタマイズ:

operator newはオーバーロードしてカスタマイズすることができます。
mallocはカスタマイズできません。

以下に簡単な例を示します。

#include <iostream>
#include <new> // std::bad_alloc
class MyClass {
public:
    MyClass() { std::cout << "Constructor called\n"; }
    ~MyClass() { std::cout << "Destructor called\n"; }
};
int main() {
    try {
        MyClass* obj = new MyClass(); // operator newを使用
        delete obj; // operator deleteを使用
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << '\n';
    }
    MyClass* obj2 = (MyClass*)malloc(sizeof(MyClass)); // mallocを使用
    if (obj2 == nullptr) {
        std::cerr << "Memory allocation failed\n";
    } else {
        free(obj2); // freeを使用
    }
    return 0;
}

カスタムoperator newはどのような場面で使うべき？

カスタムoperator newは特定のメモリ管理ニーズに応じてメモリ割り当てを最適化したい場合に使用されます。

以下のような場面で有効です。

メモリプールの実装:

頻繁に割り当てと解放が行われる小さなオブジェクトに対して、メモリプールを使用することでパフォーマンスを向上させることができます。

デバッグ:

メモリリークやダングリングポインタを検出するために、カスタムoperator newを使用してメモリの割り当てと解放を追跡することができます。

特定のアライメント要件:

特定のハードウェアやアルゴリズムが特定のメモリアライメントを必要とする場合、カスタムoperator newを使用して適切なアライメントを確保できます。

パフォーマンスの最適化:

特定のアプリケーションのパフォーマンス要件に応じて、メモリ割り当てのパフォーマンスを最適化するためにカスタムoperator newを使用することができます。

operator newのパフォーマンスに関する注意点は？

operator newのパフォーマンスに関して注意すべき点はいくつかあります。

メモリフラグメンテーション:

頻繁なメモリ割り当てと解放が行われると、メモリフラグメンテーションが発生し、パフォーマンスが低下する可能性があります。

メモリプールを使用することでこれを軽減できます。

アライメント:

不適切なメモリアライメントはパフォーマンスに悪影響を与えることがあります。

特に、特定のハードウェアやアルゴリズムが特定のアライメントを必要とする場合は注意が必要です。

例外処理のオーバーヘッド:

operator newはメモリ割り当てに失敗すると例外を投げるため、例外処理のオーバーヘッドが発生します。

これを避けるために、nothrowバージョンのoperator newを使用することも検討できます。

カスタム実装のオーバーヘッド:

カスタムoperator newの実装が複雑すぎると、逆にパフォーマンスが低下する可能性があります。

シンプルで効率的な実装を心がけることが重要です。

以下に、カスタムoperator newの簡単な例を示します。

#include <iostream>
#include <cstdlib> // std::malloc, std::free
class MyClass {
public:
    void* operator new(std::size_t size) {
        std::cout << "Custom operator new called\n";
        void* p = std::malloc(size);
        if (!p) throw std::bad_alloc();
        return p;
    }
    void operator delete(void* p) {
        std::cout << "Custom operator delete called\n";
        std::free(p);
    }
};
int main() {
    try {
        MyClass* obj = new MyClass(); // カスタムoperator newを使用
        delete obj; // カスタムoperator deleteを使用
    } catch (const std::bad_alloc& e) {
        std::cerr << "Memory allocation failed: " << e.what() << '\n';
    }
    return 0;
}

この例では、カスタムoperator newとoperator deleteを定義し、メモリの割り当てと解放を追跡しています。