COBOLプログラムの一般的なエラーとデバッグ戦略

1. S0C7: データ例外 (Data Exception)

概要: COBOLプログラマが最もよく遭遇すると言っても過言ではないエラーの一つです。数値項目（特にCOMP-3 / パック10進数形式で定義された項目）に対して、演算や比較を行おうとした際に、その項目に数値として不正なデータ（スペースや文字など）が含まれている場合に発生します。2000年代初頭のシステム移行プロジェクトなどでも、データ移行時のチェック漏れにより頻発した事例が見られました。

原因:

• 数字項目（PIC 9, PIC S9, USAGE IS COMPUTATIONAL-3 など）に数字以外の値（スペース、NULL文字、英字など）が格納されている。
• 項目が初期化されていない（VALUE句での初期値設定漏れや、INITIALIZE文の実行漏れ）。
• ファイルからの読み込みデータや、画面・別プログラムからの受け渡しデータが想定と異なる形式になっている。
• ACCEPT文で入力されたデータが数字でない。

対処法:

• ダンプ解析: アベンド時に出力されるダンプ（メモリ内容のスナップショット）を解析し、エラーが発生した命令（オフセットアドレス）と、その命令が扱っていたデータ項目の内容を確認します。多くの環境では、コンパイルリストとダンプを突き合わせることで、問題の箇所と不正なデータ内容を特定できます。
• コードレビュー: エラー箇所周辺のMOVE文、COMPUTE文、IF文などを確認し、不正なデータが混入する可能性のあるロジックがないかレビューします。特に、文字項目から数字項目へのMOVEや、初期化処理の漏れに注意します。
• データチェックの強化: ファイル読み込み後や外部からのデータ受け取り時に、IF NUMERIC 条件などを用いてデータが数字であるかをチェックする処理を追加します。ACCEPT文を使用する場合は、入力されたデータが数字であることを確認するバリデーション処理を入れます。
• 初期化の徹底: WORKING-STORAGE SECTIONで定義する項目には、可能な限りVALUE句で初期値を設定します。処理の開始時やループの開始前などにINITIALIZE文を使って関連する項目を初期化することも有効です。

DATA DIVISION.
WORKING-STORAGE SECTION.
01 WS-NUM1      PIC S9(5) COMP-3. * 初期値なし
01 WS-NUM2      PIC S9(5) COMP-3 VALUE 10.
01 WS-RESULT    PIC S9(7) COMP-3.

PROCEDURE DIVISION.
* WS-NUM1 が初期化されていないため、不定な値が入っている可能性がある
* この状態で演算を行うと S0C7 が発生するリスクがある
    COMPUTE WS-RESULT = WS-NUM1 + WS-NUM2.

* 対処例：演算前に初期化する
    INITIALIZE WS-NUM1. * もしくは MOVE ZERO TO WS-NUM1.
    COMPUTE WS-RESULT = WS-NUM1 + WS-NUM2.

* 対処例：データチェック
    IF WS-NUM1 IS NUMERIC AND WS-NUM2 IS NUMERIC
        COMPUTE WS-RESULT = WS-NUM1 + WS-NUM2
    ELSE
        DISPLAY "Error: Non-numeric data found."
        * エラー処理
    END-IF.
        

2. S0C4: 保護例外 (Protection Exception)

概要: プログラムがアクセス権限のないメモリ領域にアクセスしようとした場合に発生します。

原因:

• テーブル（配列）の添え字（インデックス）が範囲外になっている（例：10個しか要素がないテーブルの11番目にアクセスしようとした）。
• LINKAGE SECTIONで定義された項目に対応する実パラメータがCALL元から渡されていない、またはサイズが異なり、不正なアドレスを参照している。
• PERFORM ... VARYINGなどで使用する添え字変数の初期化や増減処理に誤りがある。
• レコード長を超えるデータをファイルに書き込もうとした（WRITE命令）。
• CALL先のプログラムが見つからない（ロードモジュールが存在しない）。
• JCLで指定されたファイル（DD文）が存在しない、またはアクセスできない状態でファイル操作（OPEN, READ, WRITEなど）を行おうとした。

対処法:

• ダンプ解析: S0C7と同様に、ダンプを解析してエラー発生箇所を特定します。特にレジスタの内容を確認し、不正なアドレスがどこから来たのかを追跡します。
• 添え字・指標の確認: テーブル操作（OCCURS句）を行っている箇所で、添え字や指標（INDEX）の値がテーブルの定義範囲内に収まっているか確認します。ループ処理の前後の添え字の値や、SEARCH文、PERFORM ... VARYING文のロジックを重点的にチェックします。
• CALL文とLINKAGE SECTIONの確認: CALL文のUSING句で渡している引数の数、型、長さが、呼び出される側のプログラムのLINKAGE SECTIONおよびPROCEDURE DIVISION USING句の定義と完全に一致しているか確認します。
• ファイル定義とJCLの確認: ファイルI/Oに関連する箇所でエラーが発生している場合、FILE SECTIONのFD句の定義（特にRECORD CONTAINSやBLOCK CONTAINS）と、JCL（DD文）でのファイル指定（データセット名、DCBパラメータなど）が一致しているか確認します。
• 領域サイズの確認: 大きなテーブルや大量のデータを扱う場合、WORKING-STORAGE SECTIONで十分なメモリ領域が確保されているか確認します。メインフレーム環境では、JCLのREGIONパラメータの見直しが必要な場合もあります。

DATA DIVISION.
WORKING-STORAGE SECTION.
01 MY-TABLE.
   05 MY-ELEMENT PIC X(10) OCCURS 10 TIMES INDEXED BY IDX.
01 SUBSCRIPT    PIC 9(3).

PROCEDURE DIVISION.
* 添え字が範囲外になる例 (1から10のはずが11になる)
    PERFORM VARYING SUBSCRIPT FROM 1 BY 1 UNTIL SUBSCRIPT > 10
        MOVE SPACES TO MY-ELEMENT(SUBSCRIPT)
* ここでSUBSCRIPTは11になっている
    END-PERFORM.
* このアクセスでS0C4が発生する可能性がある
    DISPLAY MY-ELEMENT(SUBSCRIPT).

* 指標を使った安全な例
    SET IDX TO 1.
    SEARCH MY-TABLE
        AT END
            DISPLAY "Element not found"
        WHEN MY-ELEMENT(IDX) = "TARGET"
            DISPLAY "Element found at index: " IDX
    END-SEARCH.
        

3. S0C1: 命令実行例外 (Operation Exception)

概要: CPUが命令として解釈できない不正なコードを実行しようとした場合に発生します。

原因:

• ファイルがOPENされていない状態でREADやWRITEを実行しようとした。
• CALLしようとした先のプログラムが存在しない、またはロードに失敗した（Linkage Editorのエラーなど）。
• プログラムのロジックエラーにより、データ領域を命令として実行しようとしてしまった（例：GO TO文の飛び先が不正）。
• テーブルの添え字が範囲外になり、意図しないメモリ領域（データ領域など）を命令として実行しようとした。

対処法:

• ファイル状態の確認: ファイルI/O命令の前に、ファイルが正しくOPENされているか確認します。OPEN文の実行を忘れていないか、OPENが失敗していないか（FILE STATUSコードを確認）をチェックします。
• CALL文の確認: CALLしているプログラム名が正しいか、そのプログラムが実行環境に正しく配置（リンク）されているか確認します。
• プログラムフローの確認: GO TO文やPERFORM文の流れを追い、意図しない箇所に処理が飛んでいないか確認します。特に、添え字やパラメータの値によって処理経路が変わる箇所に注意します。
• ダンプ解析: S0C4と同様に、ダンプを解析してエラー発生直前の命令やレジスタの内容を確認し、なぜ不正なコードを実行しようとしたのかを突き止めます。

4. S0CB: 10進除算例外 (Decimal Divide Exception)

概要: ゼロ除算（0で割り算）を行おうとした場合に発生します。

原因: DIVIDE文やCOMPUTE文で、除数（割る数）となる項目にゼロが入っている。

対処法: 割り算を行う前に、除数となる項目がゼロでないことをIF文などでチェックします。ゼロの場合は、割り算をスキップするか、エラー処理を行います。

DATA DIVISION.
WORKING-STORAGE SECTION.
01 DIVIDEND   PIC S9(7) VALUE 100.
01 DIVISOR    PIC S9(5) VALUE 0.
01 QUOTIENT   PIC S9(7).

PROCEDURE DIVISION.
* このままだと S0CB が発生する
*   DIVIDE DIVIDEND BY DIVISOR GIVING QUOTIENT.

* 対処法：ゼロチェックを行う
    IF DIVISOR NOT = ZERO
        DIVIDE DIVIDEND BY DIVISOR GIVING QUOTIENT
    ELSE
        DISPLAY "Error: Division by zero attempted."
        MOVE ZERO TO QUOTIENT  * または適切なエラー処理
    END-IF.
        

5. S0CA: 10進数桁あふれ例外 (Decimal Overflow Exception)

概要: 演算（加算、減算、乗算など）の結果が、結果を格納する項目の桁数（PIC句で定義されたサイズ）を超えてしまった場合に発生します。

原因: 計算結果を格納するデータ項目の桁数が不足している。

対処法:

• 演算結果を格納するデータ項目のPIC句を見直し、十分な桁数を確保します。特に乗算では桁数が大きく増える可能性があるため注意が必要です。
• ADD, SUBTRACT, MULTIPLY, DIVIDE文でON SIZE ERROR句を使用し、桁あふれが発生した場合の処理（エラーメッセージ表示、処理中断など）を記述します。
• COMPUTE文でもON SIZE ERROR句が使用できます。

DATA DIVISION.
WORKING-STORAGE SECTION.
01 NUM1      PIC 9(5) VALUE 99999.
01 NUM2      PIC 9(5) VALUE 1.
01 RESULT1   PIC 9(5). * 桁数が足りない (99999 + 1 = 100000)

PROCEDURE DIVISION.
* このままだと S0CA が発生する可能性がある
*   ADD NUM1, NUM2 GIVING RESULT1.

* 対処法1：結果項目の桁数を増やす
* 01 RESULT1   PIC 9(6).

* 対処法2：ON SIZE ERROR を使う
    ADD NUM1, NUM2 GIVING RESULT1
        ON SIZE ERROR
            DISPLAY "Error: Size error occurred during addition."
            * エラー処理
    END-ADD.