Rubyの奇妙なErrno例外の正体を理解する ― OSエラーとRubyをつなぐ仕組み

Rubyの例外階層を覗いたことがあるなら、そこに少し奇妙なものが混ざっていることに気づいたかもしれません。RuntimeErrorやNoMethodErrorといった馴染み深い例外に加えて、Errno::*という不思議な表記を見かけたことはないでしょうか。

Exception
  StandardError
    ...
    SystemCallError
      Errno::*
    ...

ディスクが満杯の状態で書き込みを行ったり、不安定なネットワーク越しにAPIコールを試みたりした経験があれば、この種のエラーに遭遇したことがあるはずです。実際、存在しないファイルを開こうとするだけで、今すぐにでも発生させられます。

irb> File.open("badfilename.txt")
Errno::ENOENT: No such file or directory @ rb_sysopen - badfilename.txt
    from (irb):9:in `initialize'
    from (irb):9:in `open'
    from (irb):9

では、Errno例外とは一体何者なのでしょうか？そして、なぜ他の例外とは違う扱いを受けているのでしょうか？

OSに合わせたRubyの適応 ― Errnoは「アダプター」

Errno例外の正体は、いわばアダプターです。オペレーティングシステム（OS）が返すエラーを、Rubyの例外システムへと変換してつなぐ役割を担っています。OSはRubyとはまったく異なる方式でエラーを扱うため、両者をつなぐ何らかの仕組みがどうしても必要になるのです。

Rubyでは、エラーは通常「例外」として報告されます。ところが、OSレベルのエラーは単なる整数値です。そこでRubyは、発生しうるOSエラーの種類ごとに個別の例外クラスを定義し、それらをすべてErrnoというモジュールの下にまとめているのです。

IRBでこのモジュールの中身を覗いてみましょう。その数、実に膨大です。

irb> Errno.constants
=> [:NOERROR, :EPERM, :ENOENT, :ESRCH, :EINTR, :EIO, :ENXIO, :E2BIG,
    :ENOEXEC, :EBADF, :ECHILD, :EAGAIN, :ENOMEM, :EACCES, :EFAULT,
    :ENOTBLK, :EBUSY, :EEXIST, :EXDEV, :ENODEV, :ENOTDIR, :EISDIR,
    :EINVAL, :ENFILE, :EMFILE, :ENOTTY, :ETXTBSY, :EFBIG, :ENOSPC,
    :ESPIPE, :EROFS, :EMLINK, :EPIPE, :EDOM, :ERANGE, :EDEADLK,
    :ENAMETOOLONG, :ENOLCK, :ENOSYS, :ENOTEMPTY, :ELOOP, ...
    # 実際には150個以上の定数が定義されています
]

しかし、なぜこんなに暗号的な名前ばかりなのでしょう？例えばENOENTが「ファイルが見つからない」という意味だと、どうやって推測すればいいのでしょうか？

…実は、この疑問にはとてもシンプルな答えがあります。

libcからの丸ごとの借用

Errnoモジュールを最初に設計した人は、エラー名をC標準ライブラリ（libc）からそのまま持ってきました。つまりENOENTとは、C言語において「ファイルが見つからなかったときにOSが返す整数のエラーコード」を格納するマクロの名前なのです。

したがって、各エラーコードの正確な意味を知りたければ、C標準ライブラリのドキュメントを参照するのが一番の近道です。以下に、Rubyプログラミングで特に関係の深いものを抜粋してまとめました。

実践：Errno例外の捕捉方法

Errno例外はSystemCallErrorのサブクラスなので、通常の例外と同じようにrescueできます。特定のエラーだけをピンポイントで捕捉したい場合は、次のように書きます。

begin
  File.open("badfilename.txt")
rescue Errno::ENOENT
  puts "ファイルが見つかりません"
rescue Errno::EACCES
  puts "アクセス権限がありません"
end

なお、Errnoに定義される定数の一覧はプラットフォームによって異なります。これは、各定数がOS固有のerrno値に対応しているためです。Unix系OSとWindowsでは利用できる定数に差がある点にも留意しておきましょう。