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

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。

在Linux:在Kernel Trap的内核代码中使用goto,有一个与Linus Torvalds和一个“新人”关于在Linux代码中使用goto的讨论。有一些非常好的观点,莱纳斯穿着平常的傲慢:)

一些段落:

莱纳斯:不,你被洗脑了 国安局的人认为尼克劳斯 Wirth其实知道自己是什么 说什么。他没有。他不 我有个该死的线索。”

-

莱纳斯:“我觉得goto很好,而且 它们通常比 大量的压痕。”

-

莱纳斯:“当然,用愚蠢的语言 就像帕斯卡,在那里标签不能 描述性的,后去可能很糟糕。”

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。

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。

因为goto可以用于令人困惑的元编程

Goto既是高级控件表达式,也是低级控件表达式,因此它没有适合大多数问题的合适设计模式。

它是低级的,因为goto是一个基本操作,它实现了一些高级操作,比如while或foreach之类的。

从某种意义上说,它是高级的,当以某种方式使用时,它将以一种清晰的顺序执行的代码,以一种不间断的方式(除了结构化循环),并将其转换为逻辑片段,这些逻辑片段有足够的gotos,可以动态地重新组装逻辑。

所以,有平淡的一面,也有邪恶的一面。

平淡的一面是,一个向上指向的goto可以实现一个完全合理的循环,而一个向下指向的goto可以执行一个完全合理的中断或返回。当然,实际的while、break或return语句可读性更强,因为可怜的人不需要为了了解全局而模拟goto语句的效果。总的来说,这是个坏主意。

The evil side involves a routine not using goto for while, break, or return, but using it for what's called spaghetti logic. In this case the goto-happy developer is constructing pieces of code out of a maze of goto's, and the only way to understand it is to simulate it mentally as a whole, a terribly tiring task when there are many goto's. I mean, imagine the trouble of evaluating code where the else is not precisely an inverse of the if, where nested ifs might allow in some things that were rejected by the outer if, etc, etc.

Finally, to really cover the subject, we should note that essentially all early languages except Algol initially made only single statements subject to their versions of if-then-else. So, the only way to do a conditional block was to goto around it using an inverse conditional. Insane, I know, but I've read some old specs. Remember that the first computers were programmed in binary machine code so I suppose any kind of an HLL was a lifesaver; I guess they weren't too picky about exactly what HLL features they got.

说了这么多,我曾经在我写的每个程序中都加了一个go,“只是为了惹恼那些纯粹主义者”。