¿Por qué main no devuelve 0 aquí?

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ISO / IEC 9899: Borrador del Comité 201x - 12 de abril de 2011

en el que encontré en 5.1.2.2.3 Terminación del programa

..reaching the } that terminates the main function returns a value of 0. 

significa que si no especifica ninguna declaración de retorno en main(), y si el programa se ejecuta correctamente, en la llave de cierre} de main devolverá 0.

Pero en el siguiente código no especifico ninguna declaración de devolución, pero no devuelve 0

#include<stdio.h>
int sum(int a,int b)
{
return (a + b);
}

int main()
{
    int a=10;
    int b=5;
    int ans;    
    ans=sum(a,b);
    printf("sum is %d",ans);
}

compilar

gcc test.c  
./a.out
sum is 15
echo $?
9          // here it should be 0 but it shows 9 why?

Esa regla se agregó en la versión de 1999 del estándar C. En C90, el estado devuelto no está definido.

Puede habilitarlo pasando -std=c99a gcc.

Como nota al margen, curiosamente se devuelve 9 porque es el regreso del printfcual solo se escribieron 9 caracteres.

Devuelve el valor de retorno del printfcual es el número de caracteres realmente impresos.

El valor de retorno de una función normalmente se almacena en el registro eax de la CPU, por lo que la instrucción "return 4;" normalmente se compilaría para

mov eax, 4;
ret;

y devolver x (dependiendo de su compilador) sería algo como:

mov eax, [ebp + 4];
ret;

si no especifica un valor de retorno, el compilador todavía escupirá el "ret" pero no cambiará el valor de eax. Entonces, la persona que llama pensará que lo que quedó en el registro eax anteriormente es el valor de retorno. Para este ejemplo, normalmente sería el valor de retorno printf, pero diferentes compiladores generarán diferentes códigos de máquina y usarán algunos registros de manera diferente.

Esta es una explicación simplificada, diferentes convenciones de llamadas y plataformas de destino jugarán un papel vital, pero debería ser suficiente información para explicar lo que está sucediendo 'detrás de escena' en su ejemplo.

Si tiene un conocimiento básico del ensamblador, vale la pena comparar el desensamblaje de diferentes compiladores. Puede encontrar que algunos compiladores están limpiando el registro eax como medida de seguridad.