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C++ 動態記憶體分配與釋放：new 與 delete 完整指南

編輯：C++ 入門

前言

在 C++ 程式設計中，動態記憶體管理是核心技能之一。透過 new 運算子在執行期配置記憶體，並以 delete 釋放不再使用的空間，能讓程式更靈活地處理資料結構。本文將系統性介紹動態記憶體分配的語法、陣列配置、失敗處理及最佳實務。

基本語法

new 運算子後接資料型別，成功時回傳指向配置記憶體起始位址的指標；失敗則拋出 std::bad_alloc 例外（舊標準可能回傳 nullptr）。

// 單一物件
int* ptr = new int;          // 配置一個 int
int* ptr = new int(10);      // 配置並初始化為 10

// 陣列配置
int* arr = new int[5];       // 配置 5 個 int 陣列
int* arr = new int[5]{1,2,3,4,5}; // C++11 列表初始化

釋放記憶體

配置的記憶體必須手動釋放，否則會造成記憶體洩漏。單一物件用 delete，陣列必須用 delete[]。

delete ptr;      // 釋放單一物件
delete[] arr;    // 釋放陣列（務必加上 []）

配置失敗處理

現代 C++ 標準規定 new 失敗會拋出 std::bad_alloc，建議使用 try-catch 捕捉，或使用 new (std::nothrow) 取得空指標而非例外。

// 方式一：例外處理
try {
    int* p = new int[1000000000];
} catch (const std::bad_alloc& e) {
    std::cerr << "配置失敗：" << e.what() << '\n';
}

// 方式二：nothrow 版本
int* p = new (std::nothrow) int[1000000000];
if (!p) { /* 處理失敗 */ }

常見錯誤與最佳實務

忘記釋放：導致記憶體洩漏，長時間運行程式會耗盡記憶體。
重複釋放：對同一指標呼叫兩次 delete 會導致未定義行為。
陣列釋放漏寫 []：僅呼叫 delete arr 只會解構第一個元素，其餘記憶體未釋放。
釋放後繼續使用：指標成為懸空指標，存取會導致崩潰或資料損毀。

建議：優先使用智慧指標（std::unique_ptr、std::shared_ptr）與標準容器（std::vector、std::string），讓 RAII 機制自動管理生命週期，減少手動 new/delete 的風險。

完整範例

#include <iostream>
#include <new>      // std::nothrow, std::bad_alloc

int main() {
    // 1. 基本配置與釋放
    int* single = new int(42);
    std::cout << "值：" << *single << '\n';
    delete single;

    // 2. 陣列配置
    const size_t n = 5;
    int* arr = new int[n]{1, 2, 3, 4, 5};
    for (size_t i = 0; i < n; ++i) std::cout << arr[i] << ' ';
    std::cout << '\n';
    delete[] arr;

    // 3. 錯誤處理示範
    int* big = new (std::nothrow) int[1000000000];
    if (!big) std::cerr << "大型陣列配置失敗\n";
    delete[] big; // 刪除空指標安全

    return 0;
}