goto语句为啥不受待见

Posted 2020-11-13 vvsblog

什么是goto语句

 

goto语句被称为C语言中的跳转语句。用于无条件跳转到其他标签。它将控制权转移到程序的其他部分。
goto语句一般很少使用，因为它使程序的可读性和复杂性变得更差。
语法

goto label;

goto语句示例

 

让我们来看一个简单的例子，演示如何使用C语言中的goto语句。

 

打开Visual Studio创建一个名称为：goto的工程，并在这个工程中创建一个源文件：goto-statment.c，其代码如下所示 -

 

#include <stdio.h>  void main() {int age;
    gotolabel:printf("You are not eligible to vote!");
printf("Enter you age:");scanf("%d", &age);if (age < 18) {goto gotolabel;    }else {printf("You are eligible to vote!");    }
}

执行上面代码，得到以下结果

You are not eligible to vote!Enter you age:12You are not eligible to vote!Enter you age:18You are eligible to vote!

 

为什么它这么不受待见？

 

二十几年前，当计算机编程尚处于起步阶段时，程序流程是由“GOTO”语句来控制。该类语句允许程序员对当前代码行断行，而直接进入另一个不同的代码段。

 

编程语言终究开始引入了函数的概念，即允许程序对代码进行断行。如果已经完成，不再使用goto语句来表示代码的断行。函数调用后，函数将回到下一条指令。其中一个主要的原因是，一个遍布goto语句的程序会让让人很难抓住重心，不便于对程序的理解和维护。


用函数控制流程

 

而wikipedia上的解释就是，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。