2. Оператор goto

Среди многих плохих идей, представленных на доске позора, идея оператора goto подвергалась наибольшей критике. В языках программирования этот оператор является непосредственным двойником машинной инструкции перехода и может использоваться для конструирования условных и повторяющихся операторов. Но он также дает возможность программистам конструировать запутанный или беспорядочный поток выполнения программы, игнорировать какую-либо регулярную структуру. Это затрудняет, если не делает невозможными, структурные рассуждения о таких программах.

Нашими основными средствами для понимания сложных объектов и управления ими являются структура и абстракция. Мы разбиваем чрезмерно сложный объект на части. Спецификация целого основывается на спецификации его частей. Оператор goto стал прототипом плохой идеи языка программирования, поскольку он может разрушить границы между частями и сделать недействительными их спецификации.

Из этого следует, что язык должен допускать, стимулировать и даже навязывать формулирование программ в виде должным образом вложенных структур, в которых свойства целого могут быть выведены из свойств частей. Рассмотрим, например, спецификацию повторения R оператора S. В этом случае S является частью R. Покажем две возможные формы:

R0: while b do S end

R1: repeat S until b

Ключом к надлежащей вложенности является возможность вывода свойств R из свойств S. Например, если условие (утверждение) P остается справедливым (является инвариантом) при выполнении S, то мы заключаем, что P останется инвариантом, когда выполнение S будет повторяться.

Правила Хоара (Sir Charles Antony Richard Hoare) выражают это формально следующим образом:

{P & b} S {P} влечет {P} R0 {P & b}

{P} S {P} влечет {P} R1 {P & b}

Однако если S содержит оператор goto, то по поводу S невозможно сформулировать какое-либо подобное утверждение, и, следовательно, невозможен какой-либо дедуктивный вывод относительно действия R. Это очень значительная потеря. И действительно, практика показывает, что большие програмы без goto гораздо проще понимаются, и гораздо проще обеспечить какие-либо гарантии относительно их свойств.

Об операторе goto говорилось и писалось достаточно, чтобы убедить почти каждого, что это основной пример плохой идеи. Тем не менее, создатель языка Pascal (Напомним, что автором языка Pascal является сам Никлаус Вирт. - С. Кузнецов) оставил в языке оператор goto, а также оператор if без закрывающего символа end. Очевидно, ему не хватило смелости нарушить традицию, и он пошел на ошибочные уступки традиционалистам. Но это было в 1968 г. Теперь почти все понимают суть проблемы, за исключением разработчиков позднейших коммерческих языков программирования, таких как C#.

3. Переключатели

Если некоторое средство представляет собой плохую идею, то средства, построенные поверх его, оказываются еще хуже. Это правило можно продемонстрировать на переключателе, который, по существу, представляет собой массив меток. Например, в предположении наличия меток L1, : L5 объявление переключателя в языке Algol могло бы выглядеть следующим образом:

switch S := L1, L2, if x < 5 then L3 else L4, L5

Тогда несомненно простой оператор goto S[i] является эквивалентным следующему:

if i = 1 then goto L1 else

if i = 2 then goto L2 else

if i = 3 then

if x < 5 then goto L3 else goto L4 else

if i = 4 then goto L5

Если goto стимулирует беспорядок в программировании, то переключатель делает его неизбежным.

В 1965 г. Хоар предложил наиболее подходящую замену переключателя - оператор case. Эта конструкция представляет собой правильную структуру, в которой операторы-компоненты выбираются в соответствии со значением i:

case i of

1: S1 | 2: S2 | ........... | n: Sn

end

Однако разработчики современных языков программирования решили игнорировать это элегантное решение в пользу гибрида переключателя языка Algol и структурного оператора case:

case statement:

switch (i) {

case 1: S1; break;

case 2: S2; break;

: ;

case n: Sn; break; }

Символ break либо обозначает разделитель между последовательными операторами Si, либо действует как goto на конец конструкции переключателя. В первом случае он является избыточным, а во втором - это замаскированный goto. Этот пример происходит из языка C - плохая концепция в плохой нотации,