malloc vs calloc：実践例で解説する主な違い

動的メモリ割り当てとは

動的メモリ割り当てにより、プログラムは実行時にメモリを要求・解放できます。C言語の標準ライブラリでは、malloc()、calloc()、realloc()、free()の4つの主要関数がstdlib.hで宣言されています。

malloc()：単一ブロックのメモリ割り当て

malloc()（memory allocationの略）は連続したバイトブロックを確保し、先頭バイトへのポインタを返します。新しく割り当てられたブロックの内容は不定で、そのメモリ位置にたまたまあったビットパターンが含まれます。

典型的な使用例：

int *p = (int *)malloc(n * sizeof(int));

要求が失敗した場合、malloc()はNULLを返します。

calloc()：ゼロ初期化された複数ブロックの割り当て

calloc()（contiguous allocationの略）は2つの引数（要素数と要素サイズ）を取り、全要素分のメモリを割り当て、全バイトをゼロで初期化します。クリーンな初期状態が必要な配列や構造体に最適です。

典型的な使用例：

int *p = (int *)calloc(n, sizeof(int));

malloc()と同様、失敗時はNULLを返します。

使い分けの指針

• malloc() — 単一ブロックが必要で、自分で初期化する場合。ゼロ初期化の手順をスキップする分、わずかに高速。
• calloc() — 配列や構造体で、全要素をゼロで開始させたい場合。自動初期化によりガベージ値の誤使用を防止。

構文の概要

malloc()

void *malloc(size_t size);

calloc()

void *calloc(size_t num, size_t size);

実践コード例

例1：malloc()で15個の整数を格納

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(void) {
    int *ptr = malloc(15 * sizeof(*ptr));
    if (!ptr) {
        perror("malloc failed");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    ptr[5] = 480; // 6番目の要素（0ベース）
    printf("Value of the 6th integer is %d\n", ptr[5]);
    free(ptr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

出力：Value of the 6th integer is 480

例2：calloc()で合計を計算

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(void) {
    int *ptr = calloc(10, sizeof(int));
    if (!ptr) {
        perror("calloc failed");
        return EXIT_FAILURE;
    }
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < 10; ++i) {
        ptr[i] = i; // 初期化は冗長だが明示のため
        sum += ptr[i];
    }
    printf("Sum = %d\n", sum);
    free(ptr);
    return EXIT_SUCCESS;
}

出力：Sum = 45

機能比較表

機能	malloc()	calloc()
パラメータ数	1（サイズ）	2（要素数、サイズ）
割り当て後のメモリ状態	未初期化（ガベージ）	ゼロ初期化
典型的ユースケース	単一ブロック、手動初期化	配列・構造体のクリーンな開始
パフォーマンス	高速（ゼロ初期化なし）	やや低速（ゼロ初期化オーバーヘッド）
安全性	ガベージ値使用のリスク高	自動ゼロ初期化でリスク低
失敗時の戻り値	NULL	NULL
標準ヘッダ	stdlib.h	stdlib.h

まとめ

• 単一ブロックで自分で初期化する場合、わずかな性能向上のためmalloc()を使用
• 配列や構造体でゼロ初期化が必要な場合、バグ防止のためcalloc()を使用
• 両関数とも失敗時はNULLを返すため、参照前に必ずチェック
• 割り当てたメモリはfree()で解放し、メモリリークを防止