6.7. Операторы goto

В первоначальном описании языка Fortran был только один структурирован­ный управляющий оператор: оператор do, аналогичный циклу for. Все осталь­ные передачи управления делались с помощью условных или безусловных пе­реходов на метки, т. е. с помощью операторов, которые называются goto:

if(a.eq.b)goto12

…

goto 5

…

12 …

…

5 …

if (x .gt. y) goto 4

В 1968 г. Э. Дейкстра написал знаменитое письмо, озаглавленное «оператор goto следует считать вредным», с которого началась дискуссия о структур­ном программировании. Основной аргумент против goto состоит в том, чтс произвольные переходы не структуированы и создают «программу-спагет­ти», в которой возможные пути выполнения так переплетаются, что ее не­возможно понять и протестировать. Аргументом в пользу goto является то что в реальных программах часто требуются более общие управляющие структуры, чем те, которые предлагают структурированные операторы, и чтс принуждение программистов использовать их приводит к искусственному и сложному коду.

Оглядываясь назад, можно сказать, что эти дебаты были чересчур эмоцио­нальны и затянуты, потому что основные принципы совсем просты и не тре­буют долгого обсуждения. Более того, в современные диалекты языка Fortrar добавлены более совершенные операторы управления с тем, чтобы оператор goto больше не доминировал.

Можно доказать математически, что достаточно if- и while-операторов чтобы записать любую необходимую управляющую структуру. Кроме того эти операторы легко понять и использовать. Различные синтаксические рас­ширения типа циклов for вполне ясны и при правильном использовании не представляют никаких трудностей для понимания или сопровождения про­граммы. Так почему же языки программирования (включая Ada, при разра­ботке которого исходили из соображений надежности) сохраняют goto?

Причина в том, что есть несколько вполне определенных ситуаций, где лучше использовать goto. Во-первых, многие циклы не могут завершаться в точке входа, как того требует цикл while. Попытка превратить все циклы в циклы while может затемнить суть дела. В современных языках гибкости привносимой операторами exit и break, достаточно и оператор goto для этой цели обычно не нужен. Однако goto все еще существует и иногда может быть полезным. Обратите внимание, что как язык С, так и Ada, ограничивают при­менение goto требованием, чтобы метка находилась в той же самой процедуре.

Вторая ситуация, которую легко запрограммировать с помощью goto, — выход из глубоко вложенного вычисления. Предположим, что глубоко внутри ряда вызовов процедур обнаружена ошибка, что делает неверным все вычис­ление. В этой ситуации естественно было бы запрограммировать выдачу сооб­щения об ошибке и завершить или возвратить в исходное состояние все вы­числение. Однако для этого требуется сделать возврат из многих процедур, которые должны знать, что произошла ошибка. Проще и понятнее выйти в основную программу с помощью goto.

В языке С нет никаких средств для обработки этой ситуации (не подходит даже goto по причине ограниченности рамками отдельной процедуры), поэто­му для обработки серьезных ошибок нужно использовать средства операцион­ной системы. В языках Ada, C++ и Eiffel есть специальные языковые конст­рукции, так называемые исключения (exseptions), см. гл. 11, которые непосред­ственно решают эту проблему. Таким образом, операторы goto в большин­стве случаев были вытеснены по мере совершенствования языков.

Назначаемые goto-операторы

В языке Fortran есть конструкция, которая называется назначаемым (assigned) оператором goto. Можно определить метку-переменную и присваивать ей значение той или иной конкретной метки. При переходе по метке-переменной фактической целевой точкой перехода является значение этой переменной:

assign 5 to Label

...

5 ...

6 ...

goto Label

Проблема, конечно, в том, что присваивание значения метке-переменной могло быть сделано за миллионы команд до того, как выполняется goto, и программы в таких случаях отлаживать и верифицировать практически не­возможно.

Хотя в других языках не существует назначаемого goto, такую конструк­цию совсем просто смоделировать, определяя много небольших подпрограмм и манипулируя передачами указателей на эти подпрограммы. Соотносить конкретный вызов с присвоением указателю значения, связывающего его с той или иной подпрограммой, достаточно трудно. Поэтому указатели на подпрограммы следует применять лишь в случаях хорошей структури­рованности, например в таблицах указателей на функции в интерпретаторах или в механизмах обратного вызова.