我一直有一个印象,如果可能的话,永远不要使用goto。
然而,在前几天阅读libavcodec(它是用C编写的)时,我惊讶地注意到它的多种用法。
在支持循环和函数的语言中使用goto是否有优势?如果有,为什么?请提供一个具体的例子,清楚地说明使用goto的理由。
我一直有一个印象,如果可能的话,永远不要使用goto。
然而,在前几天阅读libavcodec(它是用C编写的)时,我惊讶地注意到它的多种用法。
在支持循环和函数的语言中使用goto是否有优势?如果有,为什么?请提供一个具体的例子,清楚地说明使用goto的理由。
当前回答
goto不好的一个原因是,除了编码风格之外,你可以用它来创建重叠但非嵌套的循环:
loop1:
a
loop2:
b
if(cond1) goto loop1
c
if(cond2) goto loop2
这将创建一个奇怪的,但可能是合法的流控制结构,其中可能有(a, b, c, b, a, b, a, b, b,…)这样的序列,这让编译器黑客不高兴。显然,有许多聪明的优化技巧依赖于这种类型的结构不发生。(我应该检查一下我的龙书……)这样做的结果(使用一些编译器)可能是对包含gotos的代码没有进行其他优化。
如果你知道它只是“哦,顺便说一下”,恰好说服编译器发出更快的代码,那么它可能会很有用。就我个人而言,我更喜欢在使用像goto这样的技巧之前尝试向编译器解释什么是可能的,什么是不可能的,但可以说,我也可能在破解汇编程序之前尝试goto。
其他回答
我发现有趣的是,有些人会给出一个可以接受goto的例子列表,说所有其他的用法都是不可接受的。你真的认为你知道每种情况下goto是表达算法的最佳选择吗?
为了说明这一点,我将给你一个还没有人展示过的例子:
今天我在写代码,在哈希表中插入一个元素。哈希表是以前计算的缓存,可以随意重写(影响性能但不影响正确性)。
哈希表的每个桶都有4个槽,当桶满时,我有一堆标准来决定覆盖哪个元素。现在,这意味着在一个桶中最多要经过三次,就像这样:
// Overwrite an element with same hash key if it exists
for (add_index=0; add_index < ELEMENTS_PER_BUCKET; add_index++)
if (slot_p[add_index].hash_key == hash_key)
goto add;
// Otherwise, find first empty element
for (add_index=0; add_index < ELEMENTS_PER_BUCKET; add_index++)
if ((slot_p[add_index].type == TT_ELEMENT_EMPTY)
goto add;
// Additional passes go here...
add:
// element is written to the hash table here
如果不使用goto,代码会是什么样子?
就像这样:
// Overwrite an element with same hash key if it exists
for (add_index=0; add_index < ELEMENTS_PER_BUCKET; add_index++)
if (slot_p[add_index].hash_key == hash_key)
break;
if (add_index >= ELEMENTS_PER_BUCKET) {
// Otherwise, find first empty element
for (add_index=0; add_index < ELEMENTS_PER_BUCKET; add_index++)
if ((slot_p[add_index].type == TT_ELEMENT_EMPTY)
break;
if (add_index >= ELEMENTS_PER_BUCKET)
// Additional passes go here (nested further)...
}
// element is written to the hash table here
如果添加更多的遍数,它看起来会越来越糟,而带有goto的版本始终保持相同的缩进级别,并避免使用虚假的if语句,其结果由前一个循环的执行暗示。
所以在另一种情况下,goto使代码更清晰,更容易编写和理解……我相信还有更多的例子,所以不要假装知道所有goto有用的例子,而轻视任何你想不到的好例子。
它有时在按字符进行字符串处理时很方便。
想象一下这样一个printf式的例子:
for cur_char, next_char in sliding_window(input_string) {
if cur_char == '%' {
if next_char == '%' {
cur_char_index += 1
goto handle_literal
}
# Some additional logic
if chars_should_be_handled_literally() {
goto handle_literal
}
# Handle the format
}
# some other control characters
else {
handle_literal:
# Complicated logic here
# Maybe it's writing to an array for some OpenGL calls later or something,
# all while modifying a bunch of local variables declared outside the loop
}
}
您可以将goto handle_literal重构为一个函数调用,但如果它修改了几个不同的局部变量,则必须将引用传递给每个局部变量,除非您的语言支持可变闭包。如果您的逻辑使else case不起作用,那么您仍然必须在调用之后使用continue语句(可以说是goto的一种形式)以获得相同的语义。
我还在lexer中明智地使用了gotos,通常用于类似的情况。大多数时候你不需要它们,但在一些奇怪的情况下有它们很好。
当然,可以使用GOTO,但是有一件事比代码风格更重要,或者在使用它时,您必须考虑到代码是否可读:其中的代码可能不像您想象的那样健壮。
例如,看看下面的两个代码片段:
If A <> 0 Then A = 0 EndIf
Write("Value of A:" + A)
GOTO的等效代码
If A == 0 Then GOTO FINAL EndIf
A = 0
FINAL:
Write("Value of A:" + A)
我们首先想到的是这两段代码的结果将是“Value of A: 0”(当然,我们假设执行没有并行性)
这是不正确的:在第一个示例中,A将始终为0,但在第二个示例中(使用GOTO语句)A可能不是0。为什么?
原因是,从程序的另一点,我可以插入一个GOTO FINAL而不控制a的值。
这个例子非常明显,但是随着程序变得越来越复杂,看到这些东西的难度也增加了。
相关材料可以在Dijkstra先生的著名文章“反对GO TO声明的案例”中找到
关于goto语句,它们的合法用途,以及可以用来代替“有道德的goto语句”但也可以像goto语句一样容易被滥用的替代结构,最深思熟虑和彻底的讨论是Donald Knuth的文章“使用goto语句的结构化编程”,在1974年12月的Computing Surveys(卷6,no. 1)中。4. 第261 - 301页)。
毫不奇怪,这篇39年前的论文的某些方面已经过时了:处理能力的数量级增长使得Knuth的一些性能改进对于中等规模的问题来说并不明显,从那时起就发明了新的编程语言结构。(例如,try-catch块包含Zahn的Construct,尽管它们很少以这种方式使用。)但Knuth涵盖了争论的方方面面,在任何人再次重复这个问题之前,都应该要求阅读。
# ifdef TONGUE_IN_CHEEK
Perl有一个goto,它允许您实现穷人的尾部调用。: - p
sub factorial {
my ($n, $acc) = (@_, 1);
return $acc if $n < 1;
@_ = ($n - 1, $acc * $n);
goto &factorial;
}
# endif
好吧,所以这和C的goto没有关系。更重要的是,我同意其他关于使用goto进行清理或实现Duff的设备等的评论。这都是关于利用,而不是滥用。
(同样的注释可以应用于longjmp、异常、call/cc等等——它们有合法的用途,但很容易被滥用。例如,在完全非异常的情况下,抛出异常纯粹是为了转义深度嵌套的控制结构。)