goto语句

我们将讨论的下一种控制流语句是无条件跳转。无条件跳转会导致执行跳转到代码中的另一个位置。术语“无条件”意味着跳转总是发生（不像if语句或switch语句，跳转仅根据表达式的结果有条件地发生）。

在C++中，无条件跳转是通过goto语句实现的，跳转到的位置是通过使用语句标签来标识的。下面是goto语句和语句标签的示例：

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#include <iostream>
#include <cmath> // 引用 sqrt() 函数

int main()
{
    double x{};
tryAgain: // 这是标签语句
    std::cout << "Enter a non-negative number: "; 
    std::cin >> x;

    if (x < 0.0)
        goto tryAgain; // 这是goto语句

    std::cout << "The square root of " << x << " is " << std::sqrt(x) << '\n';
    return 0;
}

在此程序中，要求用户输入一个非负数。如果输入负数，程序将使用goto语句跳回tryAgain标签。然后再次要求用户输入新数字。这样，我们可以不断地要求用户输入，直到输入有效的内容。

下面是该程序的示例运行：

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Enter a non-negative number: -4
Enter a non-negative number: 4
The square root of 4 is 2

标签语句具有函数作用域

在前面，我们讨论了两种作用域：局部（代码块）作用域和文件（全局）作用域。标签语句使用第三种作用域：函数作用域，这意味着标签在整个函数中都是可见的，甚至在其声明点之前也是可见的。goto语句及其对应的标签语句必须出现在同一函数中。

虽然上面的示例显示了向后跳转（到函数中的前一点）的goto语句，但goto语句也可以向前跳转：

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#include <iostream>

void printCats(bool skip)
{
    if (skip)
        goto end; // 向前跳转; 标签 'end' 可以访问到，因为它是函数作用域
    
    std::cout << "cats\n";
end:
    ; // 标签语句必须要一个语句相关联上
}

int main()
{
    printCats(true);  // 跳过了cout语句，因此不会打印
    printCats(false); // 打印 "cats"

    return 0;
}

这会打印：

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cats

除了向前跳转外，上面的程序中还有几个值得一提的细节。

首先，注意标签语句必须与某条语句相关联（标签必须标记一条语句）。因为函数末尾没有语句，所以这里必须使用空语句。其次，由于标签语句具有函数作用域，即使end还没有声明，也能够跳到标有end的语句，不需要对标签语句进行前向声明。第三，值得明确指出的是，上面的程序风格很差——用if语句跳过print语句会比用goto语句更好。

goto有两个主要限制：只能在单个函数内跳转（不能从一个函数跳到另一个函数），并且如果向前跳转，不能跳过变量的显式初始化。例如：

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int main()
{
    goto skip;   // error: 这个跳转是非法的...
    int x { 5 }; // 因为这里的显式初始化会被跳过
skip:
    x += 3;      // 这里的x的初始值设置的是多少?
    return 0;
}

请注意，可以向后跳转；当再次执行后续的初始化语句时，变量会被重新初始化。

避免使用goto

在C++（以及其他现代高级语言）中，应避免使用goto。著名计算机科学家 Dijkstra 在一篇著名但难读的论文《Go To Statement Considered Harmful》中阐述了避免使用goto的理由。goto的主要问题是它允许程序员在代码中随意跳转。这会产生一种不太好听地被称为“意大利面条代码”的东西。意大利面条代码的执行路径就像一碗意大利面条一样纠结扭曲，使得代码逻辑极难阅读。

正如Dijkstra有点幽默地说的那样，“程序员的质量是他们编写的程序中go-to语句密度的反比函数”。

几乎所有使用goto语句编写的代码，都可以用C++中的其他控制流（如if语句和循环）更清楚地表达。一个值得注意的例外是，当您需要退出嵌套循环但不想退出整个函数时，使用goto跳转到循环之后的位置，可能是最简洁的解决方案。