ガーベジコレクション

英語表記: Garbage Collection

概要

ガーベジコレクション（GC）は、プログラムが実行中に動的に確保したメモリ領域のうち、もはや使用されなくなった領域（ガーベジ、つまりゴミ）を自動的に検出し、解放する仕組みのことです。データ構造、特に連結リストのような複雑なリスト実装手法において、プログラマーが手動でメモリの確保・解放を行う負担を大幅に軽減する、非常に重要な技術と言えます。これにより、プログラマーはデータの論理的な処理に集中できるようになり、メモリリークといった深刻なバグを防ぐ手助けをしてくれるのです。GCは、現代のプログラミング言語環境において、安全で効率的なリスト操作を実現するための基盤技術となっています。

詳細解説

ガーベジコレクションは、「データ構造（リスト, スタック, キュー, ツリー）→ 配列とリスト → リスト実装手法」という文脈において、その真価が発揮されます。なぜなら、リスト、特に連結リストは、実行時にノードを動的に確保し、ポインタを通じて複雑な参照関係を構築するからです。

1. リスト実装と手動メモリ管理の課題

配列とは異なり、連結リストや木構造などのリスト実装手法では、データ要素（ノード）はプログラムが要求するたびにヒープ領域と呼ばれるメモリ上に確保されます。ノード間の繋がりはポインタ（または参照）によって管理されますが、ノードの追加や削除が頻繁に行われると、どのノードが「もう使われていない」のかを正確に把握するのは人間の能力を超えた作業になりがちです。

もしGCがなく、プログラマーが手動でメモリ解放を行わなければならない場合、ノードを削除した際に、そのメモリ領域を解放し忘れる（