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!”
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。
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?
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;
}