每个人都知道Dijkstra的《致编辑的信》:goto语句被认为是有害的(这里。html transcript和这里。pdf),从那时起,就有一种强大的推动力,尽可能避免使用goto语句。虽然可以使用goto来生成不可维护的、庞大的代码,但它仍然存在于现代编程语言中。即使Scheme中先进的连续控制结构也可以被描述为复杂的后向。

在什么情况下需要使用goto?什么时候最好避免?

作为一个后续问题:C提供了一对函数setjmp()和longjmp(),它们不仅提供了在当前堆栈帧内进行跳转的能力,还提供了在任何调用帧内进行跳转的能力。这些应该被认为和goto一样危险吗?更危险?


Dijkstra自己也对这个头衔感到后悔,因为这不是他的责任。在EWD1308的结尾(也在这里。pdf),他写道:

Finally a short story for the record. In 1968, the Communications of the ACM published a text of mine under the title "The goto statement considered harmful", which in later years would be most frequently referenced, regrettably, however, often by authors who had seen no more of it than its title, which became a cornerstone of my fame by becoming a template: we would see all sorts of articles under the title "X considered harmful" for almost any X, including one titled "Dijkstra considered harmful". But what had happened? I had submitted a paper under the title "A case against the goto statement", which, in order to speed up its publication, the editor had changed into a "letter to the Editor", and in the process he had given it a new title of his own invention! The editor was Niklaus Wirth.

Donald E. Knuth写了一篇关于这个主题的经典论文,它与Dijkstra的论文相匹配,那就是结构化编程与语句。阅读既有助于重建上下文,也有助于对主题的非教条性理解。在本文中,Dijkstra对这个案例的观点被报道,并且更加强烈:

Donald E. Knuth:我相信通过呈现这样一个 事实上,我并不是不同意 Dijkstra的观点,因为 他最近写道: “请不要落入。 相信我是可怕的 教条的关于[去]的教条的 声明)。我觉得很不舒服 感觉别人在做 宗教出来了,好像 编程的概念问题 只用一个小技巧就能解决,用什么 一种简单的编码纪律!”


当前回答

如果你用C写一个VM,使用(gcc的)计算gotos是这样的:

char run(char *pc) {
    void *opcodes[3] = {&&op_inc, &&op_lda_direct, &&op_hlt};
    #define NEXT_INSTR(stride) goto *(opcodes[*(pc += stride)])
    NEXT_INSTR(0);
    op_inc:
    ++acc;
    NEXT_INSTR(1);
    op_lda_direct:
    acc = ram[++pc];
    NEXT_INSTR(1);
    op_hlt:
    return acc;
}

工作速度比循环内的传统开关快得多。

其他回答

我只记得用过一次goto。我有一系列五个嵌套计数循环,我需要能够根据某些条件从内部打破整个结构:

    for{
      for{
        for{
          for{
            for{
              if(stuff){
                GOTO ENDOFLOOPS;
              }
            }
          }
        }
      }
    }
    
    ENDOFLOOPS:

我可以很容易地声明一个布尔中断变量,并将其用作每个循环的条件的一部分,但在这种情况下,我认为GOTO是一样实用和一样可读的。

没有迅猛龙攻击我。

Donald E. Knuth在1992年CSLI出版的《识字编程》一书中回答了这个问题。在第17页有一篇文章“使用goto语句的结构化编程”(PDF)。我认为这篇文章也可能发表在其他书中。

本文描述了Dijkstra的建议,并描述了这种建议有效的情况。但他也给出了一些反例(问题和算法),这些反例仅用结构化循环是无法轻易重现的。

这篇文章包含了对问题、历史、例子和反例的完整描述。

c++包含构造函数和析构函数。这允许一种称为RAII(资源分配是初始化)的模式。基本上,您创建一个本地堆栈变量,创建堆栈变量的行为打开一个文件,分配内存,锁定一个互斥锁,或以其他方式获取一个稍后必须释放的资源。

当变量超出作用域时,析构函数将运行并释放资源。

C语言没有这个特性。但您仍然经常需要在函数开始时获取资源,并在结束时释放它们。

你的函数可能有一个或多个错误条件导致它提前返回。您不希望重复资源释放代码。解决方案是使用goto。

例子:

int
foo(const char *arg)
{
    char *argcopy = strdup(arg);

    if (!isvalid(argcopy))
        goto out1;

    FILE *myfile = fopen(argcopy, "r");
    if (myfile == NULL)
      goto out1;

    char bytes[10];
    if (fread(bytes, sizeof(bytes), 1, myfile) != sizeof(mybytes))
        goto out2;

    /* do some actual work */
    /* .... */
    /* end of actual work */

    out2:
    fclose(myfile);

    out1:
    free(argcopy);

    return 0;
 }

跳跃的例子在Java字符串类源代码:

int firstUpper;

/* Now check if there are any characters that need to be changed. */
scan: {
    for (firstUpper = 0 ; firstUpper < count; ) {
         char c = value[offset+firstUpper];
         if ((c >= Character.MIN_HIGH_SURROGATE) &&
                 (c <= Character.MAX_HIGH_SURROGATE)) {
             int supplChar = codePointAt(firstUpper);
             if (supplChar != Character.toLowerCase(supplChar)) {
                  break scan;
             }
             firstUpper += Character.charCount(supplChar);
         } else {
             if (c != Character.toLowerCase(c)) {
                  break scan;
             }
             firstUpper++;
         }
     }
     return this;
}
[... subsequent use of firstUpper ...]

这可以用很少的开销重写,例如:

 int firstUpper = indexOfFirstUpper();
 if (firstUpper < 0) return this; 

即使在现代语言中,即使我实际上不喜欢使用gotos,但我认为它们在许多情况下是可以接受的,在像这样的低级情况下,我看起来更好(它不仅仅是退出循环)。

没有激起宗教战争的意图。

我唯一同意使用Goto的地方是当你需要处理错误时,每一个特定的错误点都需要特殊的处理。

例如,如果您正在获取资源并使用信号量或互斥,您必须按顺序获取它们,并且应该始终以相反的方式释放它们。

一些代码需要一种非常奇怪的模式来获取这些资源,并且您不能仅仅编写一个易于维护和理解的控制结构来正确处理这些资源的获取和释放以避免死锁。

在没有goto的情况下总是可以做得很好,但在这种情况下和其他一些情况下,goto实际上是更好的解决方案,主要是为了可读性和可维护性。

亚当