C# new演算子の舞台裏：メモリ確保からコンストラクタ呼び出し、GCまで徹底図解

2025年7月21日2025年7月22日

C#などのオブジェクト指向言語における new 演算子のライブ実行時の動作は、以下のような段階的なプロセスを経て行われます。これは、実行時（runtime）におけるメモリ上での振る舞いのことを指します。

new演算子の実行により行われる一連のライブ処理：

[オブジェクトヘッダ | 型ポインタ]──┐
                              │  ← 型ポインタが指す
                        [メソッドテーブル／型メタデータ]

1. 型のメタデータの解決（型情報のロード）

• 実行時、指定されたクラスの型（Type）がまだ読み込まれていなければ、メタデータ（型定義）がアセンブリからロードされ、型情報（Typeオブジェクト）が生成されます。
• .NETでは、これが「Type System」によって処理され、JIT（Just-In-Time）コンパイル前の準備として重要です。

2. ヒープ領域へのメモリ確保（インスタンスの確保）

• new によって、マネージドヒープ（managed heap）に必要なサイズ分のメモリが割り当てられます。
• このサイズは、そのクラスが持つインスタンスフィールドの合計サイズ＋管理用オーバーヘッド（例：型情報へのポインタやGCヘッダ）です。

3. フィールドのゼロ初期化

• 確保されたメモリ領域は、すべてゼロクリア（zeroed）されます。
• これは、C#の仕様により全てのフィールドが既定値（0, null, falseなど）で初期化されるためです。

4. コンストラクタの呼び出し

• new の後に指定されたコンストラクタが実行され、明示的な初期化が行われます。
• このタイミングで this が有効になり、初期化ロジックが走ります（例：フィールドに値を代入する処理など）。

5. 参照の返却

• 最終的に、作成されたインスタンスのヒープ上のアドレスを指す参照が返され、変数に代入されます。

💡ライブ挙動の視覚的イメージ（Visual Studioの視点）

Visual Studioの「ローカルウィンドウ」「ウォッチウィンドウ」などで追跡すると、以下のように見えます：

Person p = new Person("Alice");

1. Person型がロードされる（初回）
2. p には最初 null（または未定義）が表示される
3. new により、ヒープに Person オブジェクトが確保され、p がその参照を持つようになる
4. p.Name == “Alice" など、コンストラクタによる値の反映が確認できる

🧠 補足：new の実行とGC（ガベージコレクション）の関係

• 作成されたオブジェクトはマネージド環境下でGCが管理します。
• 参照が失われると、一定時間後にGCのスキャン対象となり、次のタイミングで解放されます。
• ライブ実行では、new は常に「割り当てるだけで解放はしない」挙動であることがポイントです。

🔬まとめ

さらに詳細な観察を行いたい場合は、Visual Studioのメモリ診断ツールや、.NET CLR Memoryパフォーマンスカウンタ、WinDbg などの低レベルデバッガを用いると、ライブでのオブジェクト割り当て状況を追跡できます。