在60年代末和70年代,关于goto语句的争论是比较激烈的。
主张从高级语言中去掉goto语句的人认为:goto语句是对程序结构影响最大的一种有害语句;他们的主要理由是:goto语句使程序的静态结构和程序的动态执行之间有很大的差别,这样使程序难以阅读,难以查错。对一个程序来说,人们最关心的是他运行的正确与否,去掉goto语句后,可以直接从程序结构上反映程序的运行过程。这样,不仅使程序的结构清晰、便于阅读,便于查错,而且也有利于程序正确性的证明。
持不同意见者认为,goto语句使用起来比较灵活,而且有些情形能够提高程序的效率。如果一味强调删除goto语句,有些情形反而会使程序过于复杂,增加一些不必要的计算量。
1974年, D.E.Knuth (算法界的超级大牛,The art of computer programming 的作者)对于goto语句的争论作了全面的公正的评述,他的基本观点是:不加限制地使用goto语句,特别是使用往回跳的goto语句,会使程序的结构难于理解,这种情形应该尽量避免使用goto语句;另外,为了提高程序的效率,同时又不破坏程序的良好结构,有控制地使用一些goto语句是有必要的。用他的话来说:“有些情形,我主张废除转向语句,有些情形我主张引进转向语句。”(见D.E.Knuth的大作:《带有转向语句的结构化程序设计》)
进一步讲,goto语句能不能消除呢?或者说goto语句这一语言成分能不能从程序设计语言中取消呢?回答是肯定的。1966年,G.Jacopini和C.Bohm从理论上证明了:任何程序都可以用序列结构、条件结构和循环结构表示出来。具体消除goto语句的方法有:增加辅助变量或者改变程序执行顺序。这方面的具体内容你可以参考程序设计理论方面的资料。
需要指出的是,虽然关于结构化程序设计的讨论是从废除goto语句开始的,但是绝不能认为结构程序设计就是避免goto语句的程序设计方法。事实上,结构程序设计讨论的是一种新的程序设计的方法和风格,他所关注的焦点是得到的程序的结构的好坏,而有无goto语句并不是一个程序结构好坏的标志。也就是说,限制和避免goto语句是得到结构化程序的一个手段,而不是我们的目的。
再稍微谈一下结构化程序设计。好的结构的程序一般由7种结构组成:
一种序列结构;
三种选择结构:
1.if-then;
2.if-then-else;
3.分支选择: pascal中是“case .. of ..., ”;C,C++,java中是“switch (..) case...:...”;
三种循环结构:
1.while循环: 先判断条件P,如果为真则不断地执行循环体A;
2.repeat循环:先执行循环体A,然后判断条件P,如果P成立则重新回到入口处执行循环体A; 在pascal中就是“repeat..until..”;在C,C++,java中是“do {...} while(..);”;
3.N+1/2循环: 从入口开始先执行A,然后判断P,如果P成立则执行B,然后回到入口执行A;如果P不成立则到达出口;这种循环在一般的程序设计语言中就是for循环
这七种结构都有一个特点:每一种结构都严格遵守“一个入口,一个出口”的原则。这一原则是结构化程序设计中的一个非常重要的原则。也正是由于遵循了这个原则,一个复杂的程序才可以被分解成若干个结构以及若干层子结构,从而使程序的结构层次分明、清晰易懂。
使用这7种结构编写的程序可以采用“自顶向下,逐步细化”的程序设计方法来设计程序。该方法按照先全局后局部、先整体后细节、先抽象后具体的过程组织人们的思维活动,使得编写的程序结构清晰、容易阅读和修改。同时还可以结构逐步求精的过程进行程序的正确性验证,即采取边设计边验证的方法,以简化程序正确性的验证。