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
有些人说在c++中没有去的理由。有人说99%的情况下都有更好的选择。这不是推理,只是非理性的印象。下面是一个可靠的例子,goto会导致一个很好的代码,比如增强的do-while循环:
int i;
PROMPT_INSERT_NUMBER:
std::cout << "insert number: ";
std::cin >> i;
if(std::cin.fail()) {
std::cin.clear();
std::cin.ignore(1000,'\n');
goto PROMPT_INSERT_NUMBER;
}
std::cout << "your number is " << i;
将其与goto-free代码进行比较:
int i;
bool loop;
do {
loop = false;
std::cout << "insert number: ";
std::cin >> i;
if(std::cin.fail()) {
std::cin.clear();
std::cin.ignore(1000,'\n');
loop = true;
}
} while(loop);
std::cout << "your number is " << i;
我看到了这些差异:
需要嵌套的{}块(尽管do{…}而看起来更熟悉) 需要额外的循环变量,在四个地方使用 阅读和理解带有循环的工作需要更长的时间 循环不保存任何数据,它只是控制执行的流程,这比简单的标签更难理解
还有一个例子
void sort(int* array, int length) {
SORT:
for(int i=0; i<length-1; ++i) if(array[i]>array[i+1]) {
swap(data[i], data[i+1]);
goto SORT; // it is very easy to understand this code, right?
}
}
现在让我们摆脱“邪恶”的goto:
void sort(int* array, int length) {
bool seemslegit;
do {
seemslegit = true;
for(int i=0; i<length-1; ++i) if(array[i]>array[i+1]) {
swap(data[i], data[i+1]);
seemslegit = false;
}
} while(!seemslegit);
}
你看,这是使用goto的同一类型,它是结构良好的模式,它不像唯一推荐的方式那样转发goto。你肯定想避免这样的“智能”代码:
void sort(int* array, int length) {
for(int i=0; i<length-1; ++i) if(array[i]>array[i+1]) {
swap(data[i], data[i+1]);
i = -1; // it works, but WTF on the first glance
}
}
关键是goto很容易被误用,但goto本身不应该受到指责。注意,在c++中,label有函数作用域,所以它不会像纯汇编那样污染全局作用域,在纯汇编中,重叠循环有它的位置,而且非常常见——比如下面8051的代码,其中7段显示连接到P1。该程序循环闪电段周围:
; P1 states loops
; 11111110 <-
; 11111101 |
; 11111011 |
; 11110111 |
; 11101111 |
; 11011111 |
; |_________|
init_roll_state:
MOV P1,#11111110b
ACALL delay
next_roll_state:
MOV A,P1
RL A
MOV P1,A
ACALL delay
JNB P1.5, init_roll_state
SJMP next_roll_state
还有一个优点:goto可以作为命名循环、条件和其他流:
if(valid) {
do { // while(loop)
// more than one page of code here
// so it is better to comment the meaning
// of the corresponding curly bracket
} while(loop);
} // if(valid)
或者你可以使用等效的goto和缩进,所以如果你明智地选择标签名称,你不需要注释:
if(!valid) goto NOTVALID;
LOOPBACK:
// more than one page of code here
if(loop) goto LOOPBACK;
NOTVALID:;
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。
计算机科学家Edsger Dijkstra在该领域做出了重大贡献,他也因批评GoTo的使用而闻名。 维基百科上有一篇关于他观点的短文。
我在以下情况下使用goto: 当需要从不同位置的函数返回时,并且在返回之前需要进行一些初始化:
non-goto版本:
int doSomething (struct my_complicated_stuff *ctx)
{
db_conn *conn;
RSA *key;
char *temp_data;
conn = db_connect();
if (ctx->smth->needs_alloc) {
temp_data=malloc(ctx->some_size);
if (!temp_data) {
db_disconnect(conn);
return -1;
}
}
...
if (!ctx->smth->needs_to_be_processed) {
free(temp_data);
db_disconnect(conn);
return -2;
}
pthread_mutex_lock(ctx->mutex);
if (ctx->some_other_thing->error) {
pthread_mutex_unlock(ctx->mutex);
free(temp_data);
db_disconnect(conn);
return -3;
}
...
key=rsa_load_key(....);
...
if (ctx->something_else->error) {
rsa_free(key);
pthread_mutex_unlock(ctx->mutex);
free(temp_data);
db_disconnect(conn);
return -4;
}
if (ctx->something_else->additional_check) {
rsa_free(key);
pthread_mutex_unlock(ctx->mutex);
free(temp_data);
db_disconnect(conn);
return -5;
}
pthread_mutex_unlock(ctx->mutex);
free(temp_data);
db_disconnect(conn);
return 0;
}
goto版本:
int doSomething_goto (struct my_complicated_stuff *ctx)
{
int ret=0;
db_conn *conn;
RSA *key;
char *temp_data;
conn = db_connect();
if (ctx->smth->needs_alloc) {
temp_data=malloc(ctx->some_size);
if (!temp_data) {
ret=-1;
goto exit_db;
}
}
...
if (!ctx->smth->needs_to_be_processed) {
ret=-2;
goto exit_freetmp;
}
pthread_mutex_lock(ctx->mutex);
if (ctx->some_other_thing->error) {
ret=-3;
goto exit;
}
...
key=rsa_load_key(....);
...
if (ctx->something_else->error) {
ret=-4;
goto exit_freekey;
}
if (ctx->something_else->additional_check) {
ret=-5;
goto exit_freekey;
}
exit_freekey:
rsa_free(key);
exit:
pthread_mutex_unlock(ctx->mutex);
exit_freetmp:
free(temp_data);
exit_db:
db_disconnect(conn);
return ret;
}
当您需要更改释放语句中的某些内容时(每个语句在代码中使用一次),第二个版本使它变得更容易,并减少了在添加新分支时跳过其中任何一个语句的机会。在函数中移动它们在这里不会有帮助,因为可以在不同的“级别”进行释放。
如果有,为什么?
C语言没有多级/标记的中断,并不是所有的控制流都可以用C语言的迭代和决策原语轻松建模。Gotos对纠正这些缺陷大有帮助。
有时使用某种类型的标志变量来实现一种伪多级中断更清晰,但它并不总是优于goto(至少goto可以轻松地确定控制的位置,不像标志变量),有时您只是不想为了避免goto而付出旗帜/其他扭曲的性能代价。
Libavcodec是一段性能敏感的代码。控制流的直接表达可能是优先考虑的,因为它往往会运行得更好。
在Perl模块中,有时希望动态地创建子例程或闭包。问题是,一旦你创建了子例程,你如何得到它。你可以直接调用它,但是如果子例程使用caller(),那么它就没有那么有用了。这就是goto &子例程变化可能有用的地方。
这里有一个简单的例子:
sub AUTOLOAD{
my($self) = @_;
my $name = $AUTOLOAD;
$name =~ s/.*:://;
*{$name} = my($sub) = sub{
# the body of the closure
}
goto $sub;
# nothing after the goto will ever be executed.
}
您还可以使用这种形式的goto来提供尾部调用优化的基本形式。
sub factorial($){
my($n,$tally) = (@_,1);
return $tally if $n <= 1;
$tally *= $n--;
@_ = ($n,$tally);
goto &factorial;
}
(在Perl 5 version 16中,最好写成goto __SUB__;)
有一个模块会导入尾修饰符,如果你不喜欢使用这种形式的goto,还有一个模块会导入递归。
use Sub::Call::Tail;
sub AUTOLOAD {
...
tail &$sub( @_ );
}
use Sub::Call::Recur;
sub factorial($){
my($n,$tally) = (@_,1);
return $tally if $n <= 1;
recur( $n-1, $tally * $n );
}
使用goto的大多数其他原因都可以用其他关键字更好地完成。
比如重写一段代码:
LABEL: ;
...
goto LABEL if $x;
{
...
redo if $x;
}
或者从多个地方找到最后一段代码:
goto LABEL if $x;
...
goto LABEL if $y;
...
LABEL: ;
{
last if $x;
...
last if $y
...
}