スマートポインタ

Sensor* sensor = new IMU();

sensor->update();

delete sensor;

void doSomething(Sensor* sensor);

#include <memory>

void doSomething() {
    std::unique_ptr<Sensor> sensor = std::make_unique<IMU>();

    sensor->update();

}  // ここで自動的に delete される

std::unique_ptr<Sensor> a = std::make_unique<IMU>();

std::unique_ptr<Sensor> b = a;             // コンパイルエラー
std::unique_ptr<Sensor> c = std::move(a);  // OK（所有権がcに移り、aは空になる）

std::shared_ptr<Sensor> a = std::make_shared<IMU>();

{
    std::shared_ptr<Sensor> b = a;  // コピーできる。カウントが2になる

    Serial.println(a.use_count());  // 2
}  // bが消えてカウントが1に戻る

Serial.println(a.use_count());      // 1

std::shared_ptr<Sensor> owner = std::make_shared<IMU>();
std::weak_ptr<Sensor> watcher = owner;

// 使うときは lock() で shared_ptr に戻す。空なら相手はもう消えている
if (std::shared_ptr<Sensor> sensor = watcher.lock()) {
    sensor->update();
}

#include <memory>
#include <vector>

std::vector<std::unique_ptr<Sensor>> sensors;

void setup() {
    sensors.push_back(std::make_unique<IMU>());
    sensors.push_back(std::make_unique<GPS>());
    sensors.push_back(std::make_unique<ToF>(6));
}

void loop() {
    for (const std::unique_ptr<Sensor>& sensor : sensors) {
        sensor->update();
        sensor->print();
    }
}

for (const auto& sensor : sensors) {
    sensor->update();
}

// 個数が決まっているなら、これで足りる。スマートポインタも new も不要
IMU imu;
GPS gps;
ToF tof(6);

// 第17回：誰が解放するのかを型で表す
//
// USE_SMART_POINTER を false にして書き込むと、
// シリアルモニタの free heap が1秒ごとに減り続ける（リーク）。
// true に戻すと値が一定のまま変わらない。delete は1行も書いていない。

#include <Arduino.h>

#include <memory>

#include "IMU.hpp"
#include "Sensor.hpp"

const bool USE_SMART_POINTER = true;

/**
 * @brief 生ポインタで確保し、解放を忘れた場合
 * @note delete を書く場所が「ここ」だと決まっていないのが問題の根っこ。
 */
void readWithRawPointer() {
    Sensor* sensor = new IMU();

    sensor->update();
    sensor->print();

    // delete sensor;  ← わざと書いていない。これがリークになる
}

/**
 * @brief unique_ptr で確保した場合
 * @note スコープを抜けるときに必ず解放される。途中で return しても同じ。
 */
void readWithUniquePtr() {
    std::unique_ptr<Sensor> sensor = std::make_unique<IMU>();

    sensor->update();
    sensor->print();
}

void setup() {
    Serial.begin(115200);
    delay(1000);

    Serial.print("USE_SMART_POINTER = ");
    Serial.println(USE_SMART_POINTER);
    Serial.print("free heap at start: ");
    Serial.println(ESP.getFreeHeap());
}

void loop() {
    if (USE_SMART_POINTER) {
        readWithUniquePtr();
    } else {
        readWithRawPointer();
    }

    Serial.print("free heap: ");
    Serial.println(ESP.getFreeHeap());

    delay(1000);
}

; ESP32-C5-DevKitC-1-N8R8 向け。
; ESP32-C5 は公式の platform-espressif32 では未対応なので、pioarduino のフォークを使う。
; （C5のArduino対応は arduino-esp32 3.3系 / ESP-IDF 5.5 以降）
[env:esp32-c5-devkitc-1]
platform = https://github.com/pioarduino/platform-espressif32/releases/download/stable/platform-espressif32.zip
; N8R8 用のボード定義はまだないので、フラッシュ容量（8MB）とPSRAM有りが一致する
; N8R4 を使う。PSRAMの容量は起動時に検出されるため実害はない。
; PSRAMで問題が出たら board = esp32-c5-devkitc-1（4MB・PSRAMなし）に下げる。
board = esp32-c5-devkitc1-n8r4
framework = arduino
monitor_speed = 115200
build_flags = -Wall

; 第17回の std::make_unique は C++14 以降の機能。
; ESP-IDF 5.5 は C++ を -std=gnu++2b（C++23）でビルドするので、
; このボードでは規格の引き上げは要らない。
; 古い環境で「make_unique is not a member of std」になった場合だけ、
;   build_unflags = -std=gnu++11
;   build_flags = -Wall -std=gnu++17
; のように上書きする。

USE_SMART_POINTER = 1
free heap at start: 294512
IMU  roll=0.50 pitch=0.20
free heap: 294512
IMU  roll=0.50 pitch=0.20
free heap: 294512
IMU  roll=0.50 pitch=0.20
free heap: 294512