終了コードの理解：$? と exit による効果的なエラー処理

自動化とシェルスクリプトの世界では、スクリプトが失敗したことを知るのと同じくらい、スクリプトがなぜ失敗したのかを知ることが重要です。Bashスクリプティングは、成功または失敗を報告するための標準化されたメカニズム、すなわち終了コード（終了ステータスまたはリターンコードとも呼ばれる）に大きく依存しています。これらのコードがどのように機能するか、特殊変数 $? を使用してそれらを検査する方法、そして exit コマンドを使用して意図的にスクリプトを終了する方法を理解することは、堅牢で信頼性が高く、デバッグ可能な自動化を作成するための基礎となります。

このガイドでは、終了コードの概念を分解し、Bashがそれらを自動的に追跡する方法を示し、シェルスクリプト内で効果的なエラーチェックを実装するための実践的なテクニックを紹介します。これを習得することで、自動化パイプラインが適切に失敗し、意味のあるフィードバックを提供できるようになります。

終了ステータスの概念

Unixライクなシェル環境で実行されるすべてのコマンドやプログラム（cd のような組み込みコマンド、grep のような外部ユーティリティ、または別のシェルスクリプトであっても）は、完了時に整数値を返します。この整数が終了コードであり、操作の結果を呼び出し元のプロセスにシグナルとして伝えます。

標準的な規約

終了コードの規約は普遍的に認識されています。

0（ゼロ）： 成功を意味します。コマンドは期待どおりに実行され、エラーは発生しませんでした。
1から255： 失敗または特定のエラー条件を意味します。これらのゼロ以外の値は、何かがうまくいかなかったことを示します。より大きな数値は、特定の種類のエラー（例：ファイルが見つからない、アクセス許可がない、構文エラー）に対応することが多いですが、正確な意味は特定のプログラムに依存します。

範囲に関する注意: 終了コードは技術的には8ビットの値（0-255）ですが、シェルスクリプトは通常、成功の場合は 0、失敗の場合はゼロ以外のみに関心を持ちます。255を超える終了コードは、通常、シェルによって切り捨てられるか、256を法とする解釈をされます。

最後の終了コードの検査：`$?` 変数

特殊シェル変数 $?（ドル疑問符）は、コマンドのステータスを監視する上で中心的な役割を果たします。任意のコマンドが実行された直後に、シェルはその終了コードを $? に格納します。

`$?` の使用方法

対象とするコマンドの直後に $? を確認する必要があります。なぜなら、それに続く任意のコマンド（変数をエコーするだけであっても）がその値を上書きしてしまうからです。

例1：成功と失敗の確認

# 1. 成功するコマンド
echo "Success test" > /dev/null
echo "Exit code for success: $?"

# 2. 失敗するコマンド（例：存在しないパスを一覧表示しようとする）
ls /non/existent/path
echo "Exit code for failure: $?"

期待される出力:

Exit code for success: 0
ls: cannot access '/non/existent/path': No such file or directory
Exit code for failure: 2

条件付きエラーチェックの実装

終了コードを知っているだけでは不十分です。その力を発揮するのは、この情報を使用してスクリプトフローを制御するときです。これは通常、if ステートメントまたは短絡評価演算子（&& および ||）を使用して行われます。

`if` ステートメントの使用

これはエラーを処理するための最も明示的な方法です。

if grep -q "important data" logfile.txt;
then
    echo "Data found successfully."
else
    LAST_STATUS=$?
    echo "Error: Grep failed with status $LAST_STATUS. Data not found."
    # 続行できない場合はここで終了することを検討する
fi

上記の例では、grep -q は出力を抑制し（-q）、一致が見つかった場合にのみ 0 を返します。if 構造は終了ステータスを自動的にチェックしますが、詳細なロギングのためには else ブロック内で明示的に $? をキャプチャすることが役立ちます。

短絡評価ロジック（`&&` と `||`）の使用

単純な逐次チェックの場合、短絡評価演算子は簡潔なエラー処理を提供します。

&& (AND)： && の後に続くコマンドは、先行するコマンドが成功した場合（0を返した場合）にのみ実行されます。
|| (OR)： || の後に続くコマンドは、先行するコマンドが失敗した場合（ゼロ以外の値を返した場合）にのみ実行されます。

例2：簡潔なエラー処理

# 1. 'fetch_data'が成功した場合にのみ 'process_data' を実行する
fetch_data.sh && ./process_data.sh

# 2. プライマリ操作が失敗した場合にのみ 'send_alert' を実行する
rsync -a source/ dest/ || echo "RSync failed on $(date)" >> /var/log/rsync_errors.log

`exit` によるスクリプト終了の制御

exit コマンドは、現在のシェルスクリプトまたは関数を直ちに終了させ、指定された終了ステータスを呼び出し元（他のスクリプトまたはユーザーのターミナルである可能性があります）に返します。

構文と使用法

構文は単純に exit [status_code] です。

ステータスが指定されていない場合、exit は直前に実行されたフォアグラウンドコマンドのステータスをデフォルトとします。コマンドを実行せずに明示的に exit 0 を呼び出した場合、0を返します。

例3：前提条件の失敗時の終了

このスクリプトは、処理を続行する前に必要な設定ファイルが存在することを確認します。

CONFIG_FILE="/etc/app/config.conf"

if [[ ! -f "$CONFIG_FILE" ]]; then
    echo "Error: Configuration file not found at $CONFIG_FILE."
    # 特定のエラーコード（例：20）でスクリプトを直ちに終了する
    exit 20 
fi

echo "Configuration loaded. Continuing script..."
# ... スクリプトの残り部分
exit 0

ベストプラクティス：意味のある終了コードの使用

0 と 1 はほとんどの基本的なケースをカバーしますが、異なるゼロ以外のコードを使用すると、呼び出し元のスクリプトが正確な問題を診断するのに役立ちます。

コード	意味（例）
0	成功
1	一般的な捕捉エラー
2-10	構文エラー、引数解析の問題
20	欠落している前提条件（例：ファイルが見つからない）
30	権限の問題

スクリプトを即座に失敗させる：`set` コマンド

複雑なスクリプトで最大の信頼性を得るためには、スクリプトの先頭で set コマンドオプションを使用してエラーチェックをグローバルに有効にすることが強力なベストプラクティスです。

#!/bin/bash

# コマンドがゼロ以外のステータスで終了した場合、直ちに終了する。
set -e

# 変数が未設定の場合、置換時にエラーとして扱う。
set -u

# Pipefail：パイプラインの戻り値ステータスが、ゼロ以外のステータスで終了した最も右側のコマンドのステータスになることを保証する。
set -o pipefail

# （オプションだが有用）デバッグのために実行中のコマンドを出力する
# set -x 

# 以下のいずれかのコマンドが失敗した場合、スクリプトは直ちに停止する。
ls /valid/path && grep pattern file.txt && ./next_step.sh

# 以下の行は、先行するすべてのコマンドが成功した場合にのみ実行される。
echo "All steps complete."

set -e が有効な場合、最初のゼロ以外の終了ステータスでスクリプトの実行が自動的に停止し、不正確な中間データに基づいて後続のコマンドが実行されるのを防ぎます。

終了コードの理解：$? と exit による効果的なエラー処理

終了ステータスの概念

標準的な規約

最後の終了コードの検査：$? 変数

$? の使用方法

条件付きエラーチェックの実装

if ステートメントの使用

短絡評価ロジック（&& と ||）の使用

exit によるスクリプト終了の制御