深入探討嵌入式C編程的goto語句

什么是goto語句？

goto 語句被稱為 C 語言中的跳轉(zhuǎn)語句。

用于無條件跳轉(zhuǎn)到其他標(biāo)簽。它將控制權(quán)轉(zhuǎn)移到程序的其他部分。

goto 語句一般很少使用，因?yàn)樗钩绦虻目勺x性和復(fù)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(chuàng)建一個名稱為：goto 的工程，并在這個工程中創(chuàng)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!
");

??printf("Enter?you?age:
");
??scanf("%d",?&age);
??if?(age?

	執(zhí)行上面代碼，得到以下結(jié)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!


	為什么它這么不受待見？

	二十幾年前，當(dāng)計(jì)算機(jī)編程尚處于起步階段時，程序流程是由 “GOTO” 語句來控制。

	該類語句允許程序員對當(dāng)前代碼行斷行，而直接進(jìn)入另一個不同的代碼段。

	列表 1 為簡單的示例。

	

	圖片

	編程語言終究開始引入了函數(shù)的概念，即允許程序?qū)Υa進(jìn)行斷行。

	如果已經(jīng)完成，不再使用 goto 語句來表示代碼的斷行。

	函數(shù)調(diào)用后，函數(shù)將回到下一條指令。列表2 為示例。

	

	圖片

	這一做法改善了程序結(jié)構(gòu)，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，就會讓軟件工程師退縮，產(chǎn)生本能的厭惡。

	在 wikipedia 上的解釋就是；

	GOTO語句一直是批評和爭論的目標(biāo)，主要的負(fù)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(hù)的「面條代碼」。

	隨著結(jié)構(gòu)化編程在二十世紀(jì)六十年代到七十年代變得越來越流行，許多計(jì)算機(jī)科學(xué)家得出結(jié)論，即程序應(yīng)當(dāng)總是使用被稱為「結(jié)構(gòu)化」控制流程的命令，以及 if-then-else 語句來替代 GOTO。

	甚至在今天，許多程序風(fēng)格編碼標(biāo)準(zhǔn)禁止使用 GOTO 語句。

	也有不少人為 GOTO 語句辯護(hù)，他們認(rèn)為只要加以限制地使用 GOTO 語句不會導(dǎo)致低質(zhì)量的代碼，并且在許多編程語言中，一些功能難以在不使用 GOTO 語句的情況下實(shí)現(xiàn)。

	比如有限狀態(tài)機(jī)的實(shí)現(xiàn)、跳出嵌套循環(huán)以及異常處理等等。

	大概最著名的對于 GOTO 的批評是艾茲格·迪杰斯特拉（Edsger Wybe Dijkstra）在1968年的一篇名為《GOTO陳述有害輪》的論文。

	迪杰斯特拉認(rèn)為不加限制地使用GOTO語句應(yīng)當(dāng)從高級語言中廢止，因?yàn)樗狗治龊万?yàn)證程序正確性（特別是涉及循環(huán)）的任務(wù)變得復(fù)雜。

	另外一種觀點(diǎn)出現(xiàn)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(wù)，然后發(fā)現(xiàn)其中的一些使用GOTO將得到最理想的結(jié)構(gòu)。

	限制GOTO

	許多語言，如 C 語言和 Java，提供了相關(guān)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(zhuǎn)，但是只能夠跳到循環(huán)塊結(jié)束的位置——繼續(xù)進(jìn)入下一循環(huán)（continue）或者結(jié)束循環(huán)（break）

	switch/case結(jié)構(gòu)

	C 語言、C++ 和 Java 中的 switch 語句高效地實(shí)現(xiàn)了一個多路 goto，跳轉(zhuǎn)目標(biāo)由表達(dá)式的值來選擇。

	這也導(dǎo)致了我們沒有不得不使用 goto 的理由。

	針對這些，導(dǎo)致目前 goto 的使用情況是這樣的：

	goto 語句的結(jié)果：在C/C++等高級編程語言中保留了goto語句，但被建議不用或少用。

	在一些更新的高級編程語言，如 Java 不提供 goto 語句，它雖然指定 goto 作為關(guān)鍵字，但不支持它的使 用，使程序簡潔易讀；

	盡管如此后來的 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，避免了過于龐大的 if 嵌套。

	另一方面，goto 語句只是不提倡，當(dāng)然不是禁用，那么在什么情況下可以使用 goto 語句呢？

	可以考慮使用 goto 的情形：

	從多重循環(huán)中直接跳出 ；

	出錯時清除資源；

	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(jié)構(gòu)，使程序的可讀性變差,甚至成為不可維護(hù)的"面條代碼"。

	經(jīng)常帶來錯誤或隱患，比如它可能跳過了某些對象的構(gòu)造、變量的初始化、重要的計(jì)算等語句。

	下列關(guān)于使用 goto 語句的原則可以供讀者參考。

	使用 goto 語句只能 goto 到同一函數(shù)內(nèi)，而不能從一個函數(shù)里 goto 到另外一個函數(shù)里。

	使用 goto 語句在同一函數(shù)內(nèi)進(jìn)行 goto 時，goto 的起點(diǎn)應(yīng)是函數(shù)內(nèi)一段小功能的結(jié)束處，goto 的目的 label 處應(yīng)是函數(shù)內(nèi)另外一段小功能的開始處。

	不能從一段復(fù)雜的執(zhí)行狀態(tài)中的位置 goto 到另外一個位置，比如，從多重嵌套的循環(huán)判斷中跳出去就是不允許的。

	應(yīng)該避免像兩個方向跳轉(zhuǎn)。這樣最容易導(dǎo)致"面條代碼"。

	閱讀過 linux 內(nèi)核代碼的同學(xué)應(yīng)該注意到，linux 內(nèi)核代碼里面其實(shí)有不少地方用了 goto 語句，

	這是在/drivers/i2c/i2c-dev.c中的i2c_dev_init函數(shù)：
static?int?__init?i2c_dev_init(void)
{
?int?res;

?pr_info("i2c?/dev?entries?driver
");

?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
");
?return?res;
}


	但是你會發(fā)現(xiàn)，這些地方的goto語句，使用非常謹(jǐn)慎，基本都遵循上面提到的幾個原則。

	審核編輯：黃飛