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

在一个完美的世界里,我们永远不需要GOTO。然而,我们生活在一个不完美的世界。我们并没有包含我们所能想到的所有控制结构的编译器。有时我觉得使用GOTO比拼凑一个并不存在的控制结构更好。

最常见的(并不是说它很常见)是循环半结构。你总是执行第一部分,也许你执行剩下的部分,然后返回,再执行第一部分。当然,你可以在while循环中使用布尔标记来实现它,但我不喜欢这个答案,因为在我看来它不太清楚。当你看到这样的东西:

loop:
  GetSomeData;
  if GotData then
     Begin
        ProcessTheData;
        StoreTheResult;
        Goto Loop;
     End;

对我来说,这比

Repeat
  GetSomeData;
  Flag := GotData;
  if Flag then
    Begin
      ProcessTheData;
      StoreTheResult;
    End;
Until Not Flag;

有些时候

Function GotTheData;

Begin
  GetSomeData;
  Result := GotData;
End;

While GotTheData do
  Begin
    ProcessTheData;
    StoreTheResult;
  End;

不是一个可行的答案,我坚信代码应该是清晰的。如果我必须做一个注释来解释代码在做什么,我会考虑是否可以让代码更清晰,并去掉注释。

其他回答

在我的程序列表中,Goto只是为了它而包含的东西非常低。这并不意味着这是不可接受的。

Goto可以很好地用于状态机。循环中的switch语句(按典型重要性排序):(A)不能实际代表控制流,(b)丑陋,(c)可能效率低下,这取决于语言和编译器。因此,您最终为每个状态编写一个函数,并执行类似“return NEXT_STATE;”的操作,这甚至看起来像goto。

当然,以易于理解的方式对状态机进行编码是很困难的。然而,这些困难都与使用goto无关,也不能通过使用替代控制结构来减少。除非你的语言有一个“状态机”结构。我不喜欢。

在极少数情况下,当您的算法通过通过有限的允许转换集(goto)连接的节点(状态)序列的路径而不是通过任何更具体的控制流(循环、条件等等)来理解时,那么应该在代码中显式地说明这一点。你应该画一个漂亮的图。

Setjmp /longjmp可以很好地实现异常或类似异常的行为。虽然没有得到普遍的赞扬,但异常通常被认为是一种“有效的”控制结构。

Setjmp /longjmp比goto“更危险”,因为它们更难正确使用,更不用说理解了。

从来没有,将来也不会有 永远是,任何语言都是 写不好一点也难 代码。——唐纳德·克努特

从C中去掉goto并不会使用C编写好的代码变得更容易。事实上,这样做反而会忽略一点,即C应该能够作为一种被美化的汇编语言。

接下来是“有害的指针”,然后是“有害的鸭子类型”。那么,当他们来拿走你不安全的编程结构时,谁来保护你呢?是吗?

您可以使用它来打破深度嵌套循环,但大多数情况下,无需深度嵌套循环,代码可以重构得更干净。

如果GOTO本身是邪恶的,那么编译器也是邪恶的,因为它们生成jmp。如果跳转到代码块,特别是跟随一个指针,在本质上是邪恶的,那么RETurn指令就是邪恶的。相反,邪恶在于滥用的可能性。

有时我不得不编写应用程序,必须跟踪许多对象,其中每个对象必须遵循复杂的状态序列来响应事件,但整个事情绝对是单线程的。一个典型的状态序列,如果用伪代码表示,将是:

request something
wait for it to be done
while some condition
    request something
    wait for it
    if one response
        while another condition
            request something
            wait for it
            do something
        endwhile
        request one more thing
        wait for it
    else if some other response
        ... some other similar sequence ...
    ... etc, etc.
endwhile

我相信这不是新的,但我在C(++)中处理它的方式是定义一些宏:

#define WAIT(n) do{state=(n); enque(this); return; L##n:;}while(0)
#define DONE state = -1

#define DISPATCH0 if state < 0) return;
#define DISPATCH1 if(state==1) goto L1; DISPATCH0
#define DISPATCH2 if(state==2) goto L2; DISPATCH1
#define DISPATCH3 if(state==3) goto L3; DISPATCH2
#define DISPATCH4 if(state==4) goto L4; DISPATCH3
... as needed ...

然后(假设初始状态为0)上面的结构化状态机转换为结构化代码:

{
    DISPATCH4; // or as high a number as needed
    request something;
    WAIT(1); // each WAIT has a different number
    while (some condition){
        request something;
        WAIT(2);
        if (one response){
            while (another condition){
                request something;
                WAIT(3);
                do something;
            }
            request one more thing;
            WAIT(4);
        }
        else if (some other response){
            ... some other similar sequence ...
        }
        ... etc, etc.
    }
    DONE;
}

在此基础上,可以有CALL和RETURN,因此一些状态机可以像其他状态机的子例程一样工作。

不寻常吗?是的。维护者是否需要学习一些知识?是的。这种学习有回报吗?我想是的。如果没有跳转到方块中的goto,游戏还能完成吗?不。

goto的基本思想是给你太多的自由去做你不想做的事情。它可能在与goto语句无关的地方导致错误,因此使代码维护更加困难。如果你认为你需要一个goto语句,你错了:),你应该重新思考你的代码结构。这就是为什么现代编程语言投入了大量精力来提供可读的、可维护的流控制结构和异常处理机制。

我也不同意拉塞夫克的观点。由于goto被滥用的次数多于正确使用的次数,我相信它在设计良好的语言中没有一席之地。即使对于goto的“理想”用途,其他需要更多代码的方式也应该是首选。

所以总的来说,是的,它仍然被认为是有害的。

在C语言中,goto只在当前函数的范围内工作,这倾向于本地化任何潜在的错误。Setjmp和longjmp要危险得多,它们是非本地的、复杂的、依赖于实现的。然而,在实践中,它们太模糊和不常见,不会引起很多问题。

我认为在C中goto的危险被大大夸大了。请记住,最初的goto参数发生在老式BASIC等语言的时代,初学者会编写这样的意大利面条代码:

3420 IF A > 2 THEN GOTO 1430

这里Linus描述了goto的适当用法:http://www.kernel.org/doc/Documentation/CodingStyle(第7章)。