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

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”。

其他回答

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。

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。

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。

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”。

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。