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

几乎所有可以使用goto的情况,都可以使用其他结构实现相同的效果。无论如何,编译器都会使用Goto。

我个人从来没有明确地使用它,也不需要。

其他回答

在我编程生涯的早期,有一次,我编写了一个由一系列链函数组成的程序,其中每个函数在给定成功条件和完成条件的情况下调用它的后继函数。

这是一个丑陋的笨拙,有许多严重的问题,最严重的是,在它下面的所有函数都终止之前,任何函数都不能终止。

但是它很快就被开发出来了,对于它所要解决的有限的问题集工作得很好,并且明确地显示了程序的逻辑和流程,当我对它进行重构和扩展以包含在另一个项目中时,它工作得很好。

我的意见是在有意义的时候使用它,并在方便的时候尽快重构它。

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。

在生成C状态机时,使用GOTO会很好。我永远不会在手写代码中使用GOTO——“现代”语言结构使它完全没有必要。

setjmp/longjmp构造在某些情况下(缺少“真正的”异常时,或者在实现Chicken scheme之类的东西时)可能有用,但在“普通”编程中没有它的位置。

Goto很有用,这里有一个用c++写的非常强大的开源象棋引擎stockfish的例子。goto只是跳过了一些条件检查(效率增益),如果没有goto语句,程序就必须这样做。如果goto语句标签位于goto声明之后,那么它们就非常无害且可读。

Go To可以在某些情况下为“真正的”异常处理提供一种替代品。考虑:

ptr = malloc(size);
if (!ptr) goto label_fail;
bytes_in = read(f_in,ptr,size);
if (bytes_in=<0) goto label_fail;
bytes_out = write(f_out,ptr,bytes_in);
if (bytes_out != bytes_in) goto label_fail;

显然,这段代码被简化了,以占用更少的空间,所以不要太纠结于细节。但是考虑一下我在产品代码中多次看到的另一种选择,即程序员为了避免使用goto而费尽心机:

success=false;
do {
    ptr = malloc(size);
    if (!ptr) break;
    bytes_in = read(f_in,ptr,size);
    if (count=<0) break;
    bytes_out = write(f_out,ptr,bytes_in);
    if (bytes_out != bytes_in) break;
    success = true;
} while (false);

现在这段代码在功能上做了完全相同的事情。事实上,编译器生成的代码几乎完全相同。然而,在程序员对Nogoto(可怕的学术指责之神)的热情中,这个程序员完全打破了while循环所代表的底层习惯,并对代码的可读性造成了实质性的影响。这样也好不到哪里去。

所以,这个故事的寓意是,如果你发现自己为了避免使用goto而求助于一些非常愚蠢的事情,那么就不要这样做。