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

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。

其他回答

嗯,有一件事总是比goto更糟糕;奇怪地使用其他程序流操作符来避免goto:

例子:

    // 1
    try{
      ...
      throw NoErrorException;
      ...
    } catch (const NoErrorException& noe){
      // This is the worst
    } 


    // 2
    do {
      ...break; 
      ...break;
    } while (false);


    // 3
    for(int i = 0;...) { 
      bool restartOuter = false;
      for (int j = 0;...) {
        if (...)
          restartOuter = true;
      if (restartOuter) {
        i = -1;
      }
    }

etc
etc

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。

因为goto使得程序流的推理变得困难。“意大利面条代码”),goto通常只用于弥补缺失的功能:使用goto实际上可能是可以接受的,但前提是语言没有提供更结构化的变体来获得相同的目标。以《怀疑》为例:

我们使用的goto规则是,goto可以跳转到函数中的单个退出清理点。

这是对的——但前提是语言不允许使用清理代码进行结构化异常处理(如RAII或finally),后者可以更好地完成相同的工作(因为它是专门为此而构建的),或者有很好的理由不使用结构化异常处理(但除非在非常低的级别,否则您永远不会遇到这种情况)。

在大多数其他语言中,goto唯一可接受的用法是退出嵌套循环。即使在这种情况下,将外部循环提升为自己的方法并使用return也总是更好。

除此之外,goto是对特定代码段考虑不够的标志。


支持goto实现一些限制的现代语言(例如,goto可能不会跳转到函数中或跳出函数),但问题从根本上还是一样的。

顺便说一句,其他语言特性当然也是如此,尤其是例外。而且通常有严格的规则,只在指定的地方使用这些特性,例如不使用异常来控制非异常程序流的规则。

我们使用的goto规则是,goto可以跳转到函数中的单个退出清理点。在真正复杂的函数中,我们放松了这个规则,允许其他跳转。在这两种情况下,我们都避免了经常在错误代码检查中出现的深度嵌套的if语句,这有助于可读性和维护。

在c#中,switch语句不允许切换。因此,goto用于将控制转移到特定的开关箱标签或默认标签。

例如:

switch(value)
{
  case 0:
    Console.WriteLine("In case 0");
    goto case 1;
  case 1:
    Console.WriteLine("In case 1");
    goto case 2;
  case 2:
    Console.WriteLine("In case 2");
    goto default;
  default:
    Console.WriteLine("In default");
    break;
}

编辑:有一个例外的“不掉落”规则。如果case语句没有代码,则允许延迟执行。