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
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。
其他回答
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。
这些年来,我写了不少汇编语言。最终,每一种高级语言都被编译成gotos。好吧,叫它们“分支”或“跳跃”或其他什么,但它们是gotos。有人能写无goto汇编器吗?
当然,你可以向Fortran、C或BASIC程序员指出,gotos的泛滥就像意大利肉酱面一样。然而,答案不是避免它们,而是小心地使用它们。
刀可以用来准备食物,解救某人,或者杀死某人。我们会因为害怕后者而没有刀吗?同样,“后向”:不小心使用它会碍事,小心使用它会有所帮助。
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。
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。
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。