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

以下陈述是概括;尽管抗辩例外总是可能的,但通常(以我的经验和拙见)不值得冒险。

Unconstrained use of memory addresses (either GOTO or raw pointers) provides too many opportunities to make easily avoidable mistakes. The more ways there are to arrive at a particular "location" in the code, the less confident one can be about what the state of the system is at that point. (See below.) Structured programming IMHO is less about "avoiding GOTOs" and more about making the structure of the code match the structure of the data. For example, a repeating data structure (e.g. array, sequential file, etc.) is naturally processed by a repeated unit of code. Having built-in structures (e.g. while, for, until, for-each, etc.) allows the programmer to avoid the tedium of repeating the same cliched code patterns. Even if GOTO is low-level implementation detail (not always the case!) it's below the level that the programmer should be thinking. How many programmers balance their personal checkbooks in raw binary? How many programmers worry about which sector on the disk contains a particular record, instead of just providing a key to a database engine (and how many ways could things go wrong if we really wrote all of our programs in terms of physical disk sectors)?

以上附注:

关于第2点,考虑以下代码:

    a = b + 1
    /* do something with a */

在代码中的“do something”点,我们可以高度自信地声明a大于b。(是的,我忽略了未捕获整数溢出的可能性。我们不要拘泥于一个简单的例子。)

另一方面,如果代码是这样读的:

    ...
    goto 10
    ...
    a = b + 1
    10: /* do something with a */
    ...
    goto 10
    ...

标记10的方法的多样性意味着我们必须更加努力才能确信a和b在这一点上的关系。(事实上,在一般情况下,这是不可判断的!)

关于第4点,代码中“去某个地方”的整个概念只是一个比喻。除了电子和光子(用于余热),CPU内部没有任何东西真正“去”到任何地方。有时候,我们会放弃一个比喻,转而使用另一个更有用的比喻。我记得(几十年前!)遇到过一种语言

    if (some condition) {
      action-1
    } else {
      action-2
    }

通过将action-1和action-2编译为行外无参数例程,然后使用单个双参数VM操作码(使用条件的布尔值来调用其中一个)在虚拟机上实现。这个概念只是“选择现在调用什么”,而不是“去这里或去那里”。再一次,换一个比喻。

其他回答

并不是说去做本身不好;而是当同样的逻辑可以用另一种方式更清楚地表达时,使用goto是不好的。它会使代码很难遵循,也会使维护变得困难。以《糟糕的过去》中的一些Basic程序为例。

在我看来,在像c#这样的现代语言中,我们不应该在正常情况下需要goto。如果我发现自己正在使用它,这通常表明我需要重新思考我的逻辑——几乎肯定有一种更清晰的方式来使用正常的代码流语句来表达相同的代码。

也就是说,对于某些特殊的目的来说,goto是非常有用的(我发现自己对那些没有goto的语言非常恼火)。我主要在C语言中使用它来打破多层循环,或者进行错误处理;我相信c#的语言特性意味着您不必这样做。(它在生成自动生成代码时也非常有用,但大多数人在现实生活中不会遇到这种情况。)

goto还有一个纯粹的政治问题:很多人讨厌它,在代码中使用它,即使是合理的,也可能会引起问题。如果这是作业代码,那么是的,重写它,否则你可能会被扣分。否则,我倾向于把它留在那里,直到下次你需要对那部分进行维护。

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。

从这里的任何答案中我都没有看到的一件事是,“去”解决方案通常比经常提到的结构化编程解决方案更有效。

考虑多嵌套循环的情况,其中使用'goto'而不是一堆if(breakVariable)节显然更有效。“将循环放入函数并使用return”的解决方案通常是完全不合理的。在循环可能使用局部变量的情况下,现在必须通过函数参数传递它们,可能会处理由此产生的额外麻烦。

现在考虑一下清理情况,我自己经常使用这种情况,而且这种情况非常常见,可能是try{} catch{}结构在许多语言中都不可用的原因。完成相同任务所需的检查和额外变量的数量远比完成跳转所需的一两个指令要糟糕得多,而且,额外的函数解决方案根本不是解决方案。你不能告诉我这更容易管理或更易于阅读。

现在,代码空间、堆栈使用和执行时间在许多情况下对许多程序员来说可能还不够重要,但当您在一个只有2KB代码空间的嵌入式环境中工作时,为了避免一个明确定义的“goto”而额外执行50字节的指令是可笑的,而且这种情况并不像许多高级程序员所认为的那样罕见。

“goto有害”这句话对迈向结构化编程非常有帮助,即使它总是一种过度概括。在这一点上,我们都听到了足够多的使用它的谨慎(我们应该)。当它显然是工作的正确工具时,我们不需要害怕它。

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

在我看来,“goto有害”更多的是关于状态的封装和一致性。

许多代码,甚至是'oo'代码,都有像意大利面条代码一样糟糕的混乱状态封装。

“goto有害”的问题是,它让程序员只看机制规则而不理解这样的印象,即唯一可用的流控制应该是返回方法,这很容易导致通过引用传递许多状态——这又导致缺乏状态封装,而这正是“goto有害”试图摆脱的东西。

遵循典型的“OO”代码库中的控制流,并告诉我我们仍然没有意大利面条代码....(顺便说一下,我并不是指那些经常让人讨厌的“馄饨”代码——馄饨代码的执行路径通常是非常简单的,即使对象关系不是立即明显的)。

或者,换一种说法,避免gotos而将所有东西都作为子例程,只有在每个子例程只修改局部状态时才有用,只有通过该子例程(或至少该对象)才能修改局部状态。