【答疑解惑】为什么这么多人不喜欢用goto?

有网友在群里面问了一个问题:goto语句如何使用?这个问题引发了一系列争论。如下:

上面的讨论总结下来就是两点,有人建议尽量不要使用goto语句,因为goto语句容易用错,大量的goto语句对以后项目的维护也不利,而且goto语句不是不可或缺的东西,都可以使用其他的语句代替;另外有人把goto语句容易用错归咎于程序员本身,goto语句本身并没有错。这样说当然也没有错。

但是一般我们在学习是都会被有经验的程序员提醒尽量不要使用goto语句,那么这种说法到底是怎么来的呢?笔者结合自身的工作经验并查询了相关资料,在这里分享一下。

为什么不提倡使用goto语句?下面是摘自wikipedia的说法。

【摘自wikipedia】GOTO语句一直是批评和争论的目标,主要的负面影响是使用GOTO语句使程序的可读性变差,甚至成为不可维护的「面条代码」。随着结构化编程在二十世纪六十年代到七十年代变得越来越流行,许多计算机科学家得出结论,即程序应当总是使用被称为「结构化」控制流程的命令,如迴圈以及if-then-else语句来替代GOTO。甚至在今天,许多程序风格编码标准禁止使用GOTO语句。为GOTO语句辩护的人认为,加以限制地使用GOTO语句不会导致低质量的代码,并且声称在许多编程语言中,一些任务如果不使用一条或多条GOTO语句是无法被直接实现的。如有限状态自动机的实现、跳出嵌套循环以及异常处理。

大概最著名的对于GOTO的批评是艾兹格·迪杰斯特拉(Edsger Wybe Dijkstra)在1968年的一篇名稱為《GOTO陳述有害論》的論文。[2]迪杰斯特拉认为不加限制地使用GOTO语句应当从高级语言中废止,因为它使分析和验证程序正确性(特别是涉及循环)的任务变得复杂。另外一种观点出现在高德纳的Structured Programming with go to Statements [3]中,文章分析了许多常见编程任务,然后发现其中的一些使用GOTO将得到最理想的结构。

这些批评在一些编程语言的设计上起到了效果。虽然Ada语言的设计者在二十世纪七十年代晚期意识到了对于GOTO的批评,这条语句仍旧被包含进去,主要是用来支持自动生成那些goto语句必不可少的代码。[4]但是,作为goto语句目的地的标签必须使用双尖括号括起来(如:<<Start_Again>>),而这个语法在其他语言中都不被使用。这使得检查程序中goto目的地的存在变得容易。goto语句本身使用简单的形式goto Start_Again;.

另外,有许多不同的语言构成可以看作是goto的变形:

限制的GOTO

许多语言,如C语言和Java,提供了相关的控制流语句,如break和continue,它们都是有效地被限制的goto语句。它们的作用是无条件跳转,但是只能够跳到循环块结束的位置——继续进入下一循环(continue)或者结束循环(break)

switch/case结构

C语言、C++和Java中的switch语句高效地实现了一个多路goto,跳转目标由表达式的值来选择。

这也导致了我们没有不得不使用goto的理由。

针对这些,导致目前goto的使用情况是这样的:

goto语句的结果:在C/C++等高级编程语言中保留了goto语句,但被建议不用或少用。在一些更新的高级编程语言,如Java不提供goto语句,它虽然指定goto作为关键字,但不支持它的使 用,使程序简洁易读;尽管如此后来的c#还是支持goto语句的,goto语句一个好处就是可以保证程序存在唯一的出口,避免了过于庞大的if嵌套。

另一方面,goto语句只是不提倡,当然不是禁用,那么在什么情况下可以使用goto语句呢?

可以考虑使用goto的情形:

  1. 从多重循环中直接跳出 ;
  2. 出错时清除资源;
  3. 可增加程序的清晰度的情况。

不加限制地使用goto:破坏了清晰的程序结构,使程序的可读性变差,甚至成为不可维护的"面条代码"。经常带来错误或隐患,比如它可能跳过了某些对象的构造、变量的初始化、重要的计算等语句。

下列关于使用goto语句的原则可以供读者参考。

1) 使用goto语句只能goto到同一函数内,而不能从一个函数里goto到另外一个函数里。   

2) 使用goto语句在同一函数内进行goto时,goto的起点应是函数内一段小功能的结束处,goto的目的label处应是函数内另外一段小功能的开始处。   

3) 不能从一段复杂的执行状态中的位置goto到另外一个位置,比如,从多重嵌套的循环判断中跳出去就是不允许的。   

4)应该避免像两个方向跳转。这样最容易导致"面条代码"。

阅读过linux内核代码的同学应该注意到,linux内核代码里面其实有不少地方用了goto语句,但是你会发现,它的使用非常谨慎,基本都遵循上面提到的几个原则。

以上,你应该对goto语句有了比较清晰的认识了吧?

原文发布于微信公众号 - 程序员互动联盟(coder_online)

原文发表时间:2015-09-04

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