C言語で_Noreturn関数指示子の使い方と実例を教えて！
こういった悩みにお答えします．
本記事の信頼性
- リアルタイムシステムの研究歴12年．
- 東大教員の時に，英語でOS（Linuxカーネル）の授業．
- 2012年9月～2013年8月にアメリカのノースカロライナ大学チャペルヒル校（UNC）コンピュータサイエンス学部で客員研究員として勤務．C言語でリアルタイムLinuxの研究開発．
- プログラミング歴15年以上，習得している言語: C/C++，Python，Solidity/Vyper，Java，Ruby，Go，Rust，D，HTML/CSS/JS/PHP，MATLAB，Verse（UEFN）, Assembler (x64，ARM)．
- 東大教員の時に，C++言語で開発した「LLVMコンパイラの拡張」，C言語で開発した独自のリアルタイムOS「Mcube Kernel」をGitHubにオープンソースとして公開．
- 2020年1月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるGuarantee Happiness LLCのCTOとしてECサイト開発やWeb/SNSマーケティングの業務．2022年6月～現在はアメリカのノースカロライナ州チャペルヒルにあるJapanese Tar Heel, Inc.のCEO兼CTO．
- 最近は自然言語処理AIとイーサリアムに関する有益な情報発信に従事．
- （AI全般を含む）自然言語処理AIの論文の日本語訳や，AIチャットボット（ChatGPT，Auto-GPT，Gemini（旧Bard）など）の記事を50本以上執筆．アメリカのサンフランシスコ（広義のシリコンバレー）の会社でプロンプトエンジニア・マネージャー・Quality Assurance（QA）の業務委託の経験あり．
- （スマートコントラクトのプログラミングを含む）イーサリアムや仮想通貨全般の記事を200本以上執筆．イギリスのロンドンの会社で仮想通貨の英語の記事を日本語に翻訳する業務委託の経験あり．
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目次
_Noreturn
_Noreturnは，C言語で関数が戻らないことを意味することをコンパイラに伝える関数指示子です．
_Noreturn関数指示子を利用した関数で「return」を利用した場合，コンパイル時にコードの間違いに気づくことが可能になります．
_Noreturn関数指示子は，noreturnとしてstdnoreturn.hでマクロ定義されています．
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#define noreturn _Noreturn |
stdnoreturn.hは/usr/include以下にはなく，/usr/lib/gcc/x86_64-linux-gnu/XX/include/stdnoreturn.hにあります（XXばGCCのバージョン番号）．
_Noreturnの使い方
_Noreturnの使い方は以下になります．
コードでは，noreturnを利用しています．
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/* * Author: Hiroyuki Chishiro * License: 2-Clause BSD */ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <stdnoreturn.h> noreturn void noreturn_func(void) { printf("noreturn_func()\n"); #if DISABLE_WARNING exit(0); #else return; #endif } int main(void) { noreturn_func(); /* not reached. */ return 0; } |
実行結果は以下になります．
noreturn関数指定子がnoreturn_func関数についているため，コンパイル時に警告が発生しています．
実行するとセグメンテーションフォールトが発生しました．
noreturn関数指定子がついている関数には，通常の関数からreturnするための処理（スタックからデータの復元）がないからです．
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$ gcc noreturn.c noreturn.c: In function 'noreturn_func': noreturn.c:15:3: warning: function declared 'noreturn' has a 'return' statement 15 | return; | ^~~~~~ noreturn.c:15:3: warning: 'noreturn' function does return 15 | return; | ^ $ a.out noreturn_func() segmentation fault (core dumped) a.out |
オプションに-DDISABLE_WARNINGをつけることで，15行目の「return;」ではなく13行目の「exit(0);」を有効にします．
この場合はコンパイル時に警告は発生せず，正常にプログラムが実行できたことがわかります．
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$ gcc noreturn.c -DDISABLE_WARNING $ a.out noreturn_func() |
参考までに，デバッグ用に警告をエラーにしたい場合は，-Werrorオプションを利用しましょう．
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$ gcc noreturn.c -Werror noreturn.c: In function 'noreturn_func': noreturn.c:15:3: error: function declared 'noreturn' has a 'return' statement [-Werror] 15 | return; | ^~~~~~ noreturn.c:15:3: error: 'noreturn' function does return [-Werror] 15 | return; | ^ cc1: all warnings being treated as errors |
_NoreturnのLinuxカーネルにおける実例
_NoreturnのLinuxカーネルにおける実例を紹介します．
kernel/sched/core.cにあるdo_task_dead関数で_Noreturnを利用しています．
※正確には，do_task_dead関数で利用している__noreturnはGCC/Clangの拡張機能の「__attribute__((__noreturn__))」で，__Noreturnと同等の機能を有しています．
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void __noreturn do_task_dead(void) { /* Causes final put_task_struct in finish_task_switch(): */ set_special_state(TASK_DEAD); /* Tell freezer to ignore us: */ current->flags |= PF_NOFREEZE; __schedule(SM_NONE); BUG(); /* Avoid "noreturn function does return" - but don't continue if BUG() is a NOP: */ for (;;) cpu_relax(); } |
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まとめ
C言語で関数が戻らないことを意味することをコンパイラに伝える関数指示子「_Noreturn」と，その使い方を紹介しました．
また，_NoreturnのLinuxカーネルにおける実例を解説しました．
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