[Bash / C 言語] main 関数の return 0; の意味

こんにちは。先日、久々に大学時代の友人と会って、十三の餃子酒場で晩御飯を食べに行った k-so16 です。楽しくおいしい時間を過ごせて非常に満足でした。

C 言語を勉強する際に、序盤で main 関数の最後は return 0; という約束事を学ぶと思います。しかし、なぜ main 関数は return 0; で終了するように記述するのかまでは、解説されていないのではないかと思います。

本記事では、 main 関数に return 0; を書く理由について解説します。

本記事の想定読者は以下の通りです。

• C 言語の基礎的な文法について知っている
• UNIX シェルの基礎的な知識を有している

シェルの終了ステータスと return 0;

bash や Zsh などのUNIX シェルは、コマンド実行終了時に、そのコマンドの実行が成功したかなどのステータスの情報を保持しています。この情報を終了ステータスと呼びます。終了ステータスは 0 から 255 までの値が利用されます。

一般に、コマンドが正常終了した場合、シェルのステータスには 0 が保持されます。終了ステータスが 0 以外の場合は、コマンドの実行結果が偽の場合や、コマンドの異常終了を示します。たとえば、 grep コマンドの場合、 man page を参照すると、ステータスコードが 0 なら検索文字列が見つかったことを、 1 の場合は見つからなかったことをそれぞれ示し、それ以外の値はエラーが発生したことを示します。

C 言語の main 関数で return 0; を最後に書くことで、プログラムが正常に終了したことをシェルに伝えます。よって、 main 関数内でエラー処理をする場合、エラー処理に return 1; などの非 0 の値を返すようにすれば、プログラムが異常終了したことをシェルに伝えることもできます。標準ライブラリー関数 exit() を使って、 exit(1); と記述する場合も、シェルにプログラムの終了ステータスが 1 であることを伝えます。

シェルの特殊変数 $?

コマンドの終了ステータスの値は特殊変数 $? に格納されます。UNIX シェルにおいて、 $? の値が 0 の場合は真、それ以外の値は偽として扱われます。 $? の値は、シェルスクリプトの if 文や while 文などの条件の真偽に利用されます。

C 言語のプログラムで、 main 関数が return 0; で終了するプログラムを実行した直後では、 $? の値には 0 が入ります。代わりに return 1; でプログラムを終了させれば、 $? には 1 が入ります。

C 言語で作成したプログラムの実行後に実行するコマンド列を、プログラムの正常終了時とそうでない場合で分けたい場合、以下のように記述できます。

if ./a.out
then
  echo "Success"
else
  echo "Failure"
fi

動作は次のようになります。

1. C 言語のプログラム (./a.out)¹ を実行
2. ./a.out の終了ステータスを評価
   • $? が 0 なら 真、それ以外は偽
3. 評価結果が真なら then 節を、それ以外は else 節を実行

総括

本記事のまとめは以下の通りです。

• main 関数の return 0; はシェルにプログラムの正常終了を伝える
• 終了ステータスによって、条件分岐などのスクリプトも記述できる

以上、 k-so16 でした。 C 言語と UNIX シェルの関係は奥が深いのでおもしろいですね。