嵌入式C中的goto语句：争议与最佳实践

嵌入式C中的goto语句：争议与最佳实践

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/best_xiaolong/article/details/136467184

在C语言中，goto语句是一个备受争议的话题。一方面，它能够实现代码的无条件跳转，提供了一种灵活的控制流机制；另一方面，过度使用goto语句会导致代码可读性变差，甚至产生"面条代码"。本文将深入探讨goto语句的定义、使用场景及其争议，并通过具体示例帮助读者更好地理解这一特性。

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!\n");
  printf("Enter you age:\n");
  scanf("%d", &age);
  if (age < 18) 
  {
   goto gotolabel;
  }
  else
  {
   printf("You are eligible to vote!\n");
  }
}

执行上面代码，得到以下结果

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!

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。列表1为简单的示例。

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。列表2为示例。

这一做法改善了程序结构，提高了可读性。自此，这被视为编写程序的正确方法。

只要看到或想到goto语句，就会让软件工程师退缩，产生本能的厌恶。在维基百科上的解释就是：

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，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。

也有不少人为GOTO语句辩护，他们认为只要加以限制地使用GOTO语句不会导致低质量的代码，并且在许多编程语言中，一些功能难以在不使用GOTO语句的情况下实现。比如有限状态机的实现、跳出嵌套循环以及异常处理等等。

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年的一篇名为《GOTO陈述有害轮》的论文。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。

限制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：

• 从多重循环中直接跳出；
• 出错时清除资源；
• 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，这是在/drivers/i2c/i2c-dev.c中的i2c_dev_init函数：

static int __init i2c_dev_init(void)
{
 int res;
 pr_info("i2c /dev entries driver\n");
 res = register_chrdev_region(MKDEV(I2C_MAJOR, 0), I2C_MINORS, "i2c");
 if (res)
  goto out;
 i2c_dev_class = class_create(THIS_MODULE, "i2c-dev");
 if (IS_ERR(i2c_dev_class)) 
 {
  res = PTR_ERR(i2c_dev_class);
  goto out_unreg_chrdev;
 }
 i2c_dev_class->dev_groups = i2c_groups;
 /* Keep track of adapters which will be added or removed later */
 res = bus_register_notifier(&i2c_bus_type, &i2cdev_notifier);
 if (res)
  goto out_unreg_class;
 /* Bind to already existing adapters right away */
 i2c_for_each_dev(NULL, i2cdev_attach_adapter);
 return 0;
out_unreg_class:
 class_destroy(i2c_dev_class);
out_unreg_chrdev:
 unregister_chrdev_region(MKDEV(I2C_MAJOR, 0), I2C_MINORS);
out:
 pr_err("Driver Initialisation failed\n");
 return res;
}

但是你会发现，这些地方的goto语句，使用非常谨慎，基本都遵循上面提到的几个原则。