🔰 はじめに

C 言語や C/C++ でよく登場する「ポインタ」「new」「delete」「malloc」「free」…
初心者が必ずつまずく最初の難関です。

メモリって何？どうなってるの？？ 必ずと言っていいほどハテナがたくさん 飛び交います。😭
この最初の難関を乗り越えたとしても、 実際にどんなメモリが確保されて、どこが解放されたのか、なんとなくで済ませていませんか？

Ichimi（いちみ）は、CSV に記録したメモリの確保・解放の記録をヒートマップとして可視化するツールです。
この特徴を活かして new / delete の基本動作を “見える化” し、メモリをもっと身近に感じてもらう第一歩にできればと思います。

💡 Ichimi（いちみ）とは？

「Ichimi（いちみ）」は、C/C++プログラムの ヒープメモリ操作を CSV ログからヒートマップ表示するツール です。

確保したメモリがどこに割り当てられたか
解放した場所がちゃんと戻っているか
どの時点で断片化やリークしたか

などを、カラフルなヒートマップで直感的に理解できるツールです。

そんな特徴を持つ Ichimi（いちみ）を "メモリの見える学習教材" として役立ててみたいと思います。

💾 Ichimi（いちみ）ダウンロード（BOOTH）
※ この記事のサンプルコードは、 教材同梱 β 版 に含まれます。

🧪 今回試すコード

// テストコード
void test()
{
	char* ptr1 = new char[ 100 ]; // 100 バイト確保
	char* ptr2 = new char[  50 ]; // 50 バイト確保
	delete[] ptr1; // 解放
	delete[] ptr2; // 解放
}

📄 CSV 出力の仕組み

Ichimi は CSV ファイル形式のログを読み込んで表示 します。
CSV は下記のような形式です。

address,size,action,label

CSV のフィールド仕様

フィールド名	必須	内容
`address`	✅ 必須	メモリアドレスを16進数表記で入力します。`0x` は省略可能です。例：`10010000`
`size`	⛔ malloc 時のみ必要	メモリ確保時のサイズをバイト単位で入力します。`free` アクションの場合は空でOKです。
`action`	✅ 必須	メモリ操作のタイプを指定します。`malloc`（確保）または `free`（解放）を記載します。
`label`	⭕ 任意	ユニークな識別子として使用可能です。呼び出し元の関数名などを記入すると便利です。半角65文字を超えると表示が見切れます。

CSV をプログラムから出力する手順

C/C++ プログラムで new / delete を利用してメモリの確保・解放を行い、 実行時に CSV を出力 することで、メモリ時の状態を Ichimi（いちみ）で可視化できます。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

// ログファイルポインタ
FILE*	logFile = nullptr;

// new[] をフック
void*	operator new[]( size_t size )
{
	void* ptr = _malloc_base( size );
	fprintf( logFile, "%p,%zu,malloc,from new[]\n", ptr, size );
	return ptr;
}

// delete[] をフック
void	operator delete[]( void* ptr ) noexcept
{
	fprintf( logFile, "%p,,free,from delete[]", ptr );
	_free_base( ptr );
}

// テストコード
void test()
{
	char* ptr1 = new char[ 100 ]; // 100 バイト確保
	char* ptr2 = new char[  50 ]; // 50 バイト確保
	delete[] ptr1; // 解放
	delete[] ptr2; // 解放
}

// エントリーポイント
int main()
{
	// ログファイルを開く
	fopen_s( &logFile, "Lesson01.csv", "w" );
	if( logFile == nullptr )
	{
		return 1;
	}

    // テスト
    test();

	// ログファイルを閉じる
	fclose( logFile );
    return 0;
}

すこし複雑になりましたが、 test 関数以外は、 new[] と delete[] をフックして Lesson01.csv を出力 するコードになります。

今回は new[] / delete[] のみをオーバーロードしていますが、幅広く CSV に出力するには、new / delete、malloc / free、calloc、realloc もオーバーロードしてください。

教材同梱 β 版に同様のコードが含まれますが、構成が異なります。
IchimiLearning01.sln を VisualStudio で開いてご確認ください。

🔍 Ichimi で視覚化！

それでは実行したプログラムで、メモリがどのように確保・解放されるのかを見てみましょう。

bin/Ichimi.exe を実行して Ichimi を起動します。
Load CSV から Lesson01.csv を読み込みます。
ブラックサイズを 1B、履歴スライダーを一番左（0）にします。
すると、最初の new[] で確保された 100byte が赤く表示 されます。
💡 1B にすると 1 ブロック（1 マス）が 1 バイトとして表示します。
赤いブロックをクリックすると、クリックしたブロック上に青枠が表示され、画面右にメモリ情報が表示されます。
さらに履歴スライダーを右に進めていくと、表示が順に変わっていきます。

このような感じで履歴スライダーを最初（左）から最後（右）まで順に進めると、次のように状態遷移が遷移していく様子が確認できます。

細かく見ていくと、次のような感じでメモリの状態が遷移しています。

履歴	test 関数の処理	メモリに発生した事象
0	char* ptr1 = new char[ 100 ]	100 バイト確保
1	char* ptr2 = new char[ 50 ]	50 バイト確保
2	delete[] ptr1;	履歴 0 で確保した 100 バイトを解放
3	delete[] ptr1;	履歴 1 で確保した 50 バイトを解放

🏁 まとめ

如何だったでしょう？
今回は基本的なメモリの確保・解放をしただけの簡単なものですが、 メモリが見える ことで理解が少しは深まったのではないでしょうか。

C/C++ 初心者にとってメモリをイメージして理解することはなかなか難しいものです。
今回の Ichimi（いちみ）の体験を通して、初心者 C/C++ プログラマーのスキルアップ ⤴️ のお役に立てたならウレしいです！😆

📚 さらに学びたい方へ

Ichimi を使った体験記事を予定しています！

断片化の視覚化
メモリリークの視覚化
二重解放の動作確認

などなど