為什麼C語言開發都不願意用goto語句?4個原因告訴你

2019-09-04     C語言編程開發

什麼是goto語句

goto語句被稱為C語言中的跳轉語句。用於無條件跳轉到其他標籤。它將控制權轉移到程序的其他部分。

goto語句一般很少使用,因為它使程序的可讀性和複雜性變得更差。

語法

goto label;


goto語句示例

讓我們來看一個簡單的例子,演示如何使用C語言中的goto語句。


打開Visual Studio創建一個名稱為:goto的工程,並在這個工程中創建一個源文件:goto-statment.c,其代碼如下所示 -

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

執行上面代碼,得到以下結果

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

C語言


為什麼它這麼不受待見?

二十幾年前,當計算機編程尚處於起步階段時,程序流程是由「GOTO」語句來控制。該類語句允許程式設計師對當前代碼行斷行,而直接進入另一個不同的代碼段。列表1為簡單的示例。

C語言

一、使用GOTO語句

程式語言終究開始引入了函數的概念,即允許程序對代碼進行斷行。如果已經完成,不再使用goto語句來表示代碼的斷行。函數調用後,函數將回到下一條指令。

這一做法改善了程序結構,提高了可讀性。自此,這被視為編寫程序的正確方法。只要看到或想到goto語句,就會讓軟體工程師退縮,產生本能 的厭惡。其中一個主要的原因是,一個遍布goto語句的程序會讓讓人很難抓住重心,不便於對程序的理解和維護。

C語言

二、用函數控制流程

而wikipedia上的解釋就是,GOTO語句一直是批評和爭論的目標,主要的負面影響是使用GOTO語句使程序的可讀性變差,甚至成為不可維護的「麵條代碼」。

隨著結構化編程在二十世紀六十年代到七十年代變得越來越流行,許多計算機科學家得出結論,即程序應當總是使用被稱為「結構化」控制流程的命令,如循環以及if-then-else語句來替代GOTO。

甚至在今天,許多程序風格編碼標準禁止使用GOTO語句。為GOTO語句辯護的人認為,加以限制地使用GOTO語句不會導致低質量的代碼,並且聲稱在許多程式語言中,一些任務如果不使用一條或多條GOTO語句是無法被直接實現的。如有限狀態自動機的實現、跳出嵌套循環以及異常處理。

C語言


大概最著名的對於GOTO的批評是艾茲格·迪傑斯特拉(Edsger Wybe Dijkstra)在1968年的一篇名稱為《GOTO陳述有害論》的論文。[2]迪傑斯特拉認為不加限制地使用GOTO語句應當從高級語言中廢止,因為它使分析和驗證程序正確性(特別是涉及循環)的任務變得複雜。另外一種觀點出現在高德納的Structured Programming with go to Statements [3]中,文章分析了許多常見編程任務,然後發現其中的一些使用GOTO將得到最理想的結構。


這些批評在一些程式語言的設計上起到了效果。雖然Ada語言的設計者在二十世紀七十年代晚期意識到了對於GOTO的批評,這條語句仍舊被包含進去,主要是用來支持自動生成那些goto語句必不可少的代碼。[4]但是,作為goto語句目的地的標籤必須使用雙尖括號括起來(如:<>),而這個語法在其他語言中都不被使用。這使得檢查程序中goto目的地的存在變得容易。goto語句本身使用簡單的形式goto Start_Again;.


另外,有許多不同的語言構成可以看作是goto的變形:


三、限制的GOTO

許多語言,如C語言和Java,提供了相關的控制流語句,如break和continue,它們都是有效地被限制的goto語句。它們的作用是無條件跳轉,但是只能夠跳到循環塊結束的位置——繼續進入下一循環(continue)或者結束循環(break)

四、switch/case結構

C語言、C++和Java中的switch語句高效地實現了一個多路goto,跳轉目標由表達式的值來選擇。

這也導致了我們沒有不得不使用goto的理由。

針對這些,導致目前goto的使用情況是這樣的:

goto語句的結果:在C/C++等高級程式語言中保留了goto語句,

但被建議不用或少用。在一些更新的高級程式語言,如Java不提供goto語句,它雖然指定goto作為關鍵字,但不支持它的使 用,使程序簡潔易讀;儘管如此後來的c#還是支持goto語句的,goto語句一個好處就是可以保證程序存在唯一的出口,避免了過於龐大的if嵌套。


另一方面,goto語句只是不提倡,當然不是禁用,那麼在什麼情況下可以使用goto語句呢?


可以考慮使用goto的情形:

  1. 從多重循環中直接跳出 ;
  2. 出錯時清除資源;
  3. 可增加程序的清晰度的情況。


不加限制地使用goto:破壞了清晰的程序結構,使程序的可讀性變差,甚至成為不可維護的"麵條代碼"。經常帶來錯誤或隱患,比如它可能跳過了某些對象的構造、變量的初始化、重要的計算等語句。

C語言


下列關於使用goto語句的原則可以供讀者參考。

(1)使用goto語句只能goto到同一函數內,而不能從一個函數裡goto到另外一個函數裡。


(2) 使用goto語句在同一函數內進行goto時,goto的起點應是函數內一段小功能的結束處,goto的目的label處應是函數內另外一段小功能的開始處。


(3)不能從一段複雜的執行狀態中的位置goto到另外一個位置,比如,從多重嵌套的循環判斷中跳出去就是不允許的。


(4)應該避免像兩個方向跳轉。這樣最容易導致"麵條代碼"。


如果有閱讀過linux內核代碼的同學應該注意到,linux內核代碼裡面其實有不少地方用了goto語句,但是你會發現,它的使用非常謹慎,基本都遵循上面提到的幾個原則。

好了,這一章就先講到這裡,如有錯誤歡迎評論指正!

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