与调用函数相比，goto语句效率高吗?

Are goto statements efficient when compared to calling functions?

本文关键字：语句 效率高 goto 调用 函数      更新时间：2023-10-16

我这里有下面的c++代码:

#include <iostream>
int main(int argc, const char * argv[])
{
    goto line2;
line1:
    std::cout << "line 1";
    goto line3;
line2:
    std::cout << "line 2";
    goto line1;
line3:
    std::cout << "line 3";
    goto line4;
line4:
    std::cout << "Hello, World!n";
    return 0;
}

如果我写了一个更大的程序，比如说10000行代码，我决定我永远不会使用我自己写的函数，我只使用goto语句。我只使用全局变量。我在最佳实践方面有点疯狂，但它有一个非常具体的目的。问题是，用goto语句来跳来跳去是否有效?如果我有1000个goto标签呢?

是否goto语句直接翻译成机器码，告诉计算机只是跳转到不同的内存地址?与调用函数的成本相比，像这样在机器中跳来跳去的成本是否更低?

我想知道，因为我想写一个非常高效的程序来做一些计算，我需要非常高效，而不需要诉诸汇编/机器代码。

不必告诉我这在维护、代码的可理解性、最佳实践方面是一个坏主意，我非常清楚，我只是希望有一个问题的答案。我不想争论到底是使用函数调用好还是使用goto好。

为了澄清这个问题，我关心的是，在这种情况下，仅在10,000行程序中使用goto s，它将如何与使用函数的传统程序进行比较。有多种方法可以比较和对比这两个程序，例如CPU缓存如何执行。如果没有函数调用，它会提供什么样的节省?如果没有调用堆栈，这将如何影响CPU缓存，因为CPU缓存通常保持堆栈接近。是否存在这样一种情况，即由于缓存没有被正确利用而可能产生负面的性能影响?调用一个函数的实际代价是什么，与时间效率方面的跳转相比。在效率方面，有很多方法可以比较和对比这两种编程风格。

goto语句直接翻译成机器码，告诉计算机只是跳转到一个不同的内存地址吗?

是的。

与调用函数的成本相比，像这样在机器中跳来跳去的成本更低吗?

是的。

但是，当编译器看到函数调用时，它不必实际生成代码来调用函数。它可以把函数的核心放在调用的地方，甚至不需要跳转。所以调用函数会更有效率!

此外，代码越小，效率越高(一般来说)，因为它更有可能适合CPU缓存。编译器可以看到这一点，并可以确定何时函数很小，最好内联它，或者何时函数很大，最好将其分离并使其成为一个真正的函数，以生成最快的代码(如果您设置为生成最快的代码)。你看不见这个，所以你猜，很可能猜错了。

这些只是一些明显的。编译器还可以做很多其他的优化。让编译器来决定。它比你聪明。它比我聪明。编译器知道所有。说真的，克苏鲁可能是个编译器。

你说不要这样做，但我要说:我强烈建议你在决定这样做之前，对配置你的代码，我几乎可以保证这不值得你花时间。编译器(大多数都接近ai级别的智能)可能会生成与常规函数调用一样快或更快的代码，更不用说维护方面了。

是否将goto语句直接转换为机器代码告诉计算机跳转到一个不同的内存地址?

差不多。

在机器上像这样跳来跳去成本更低吗与调用函数的代价相比?

函数调用将进行非常类似的跳转，但在跳转之前，必须为新函数设置新的堆栈框架，根据调用约定推入参数，最后设置任何返回值并展开。是的，也许不这样做会更快。

我有点疯狂

是的。

1) 问题是，使用goto语句跳转是否有效?如果我有1000个goto标签呢?

从您的4个goto标签的小示例中，您来回跳转，不，它在性能方面效率不高。为了避免函数调用机制的开销，这个方法禁用了编译器会自动为您做的许多其他优化。我不列出它们，但这篇文章值得一读。

2) goto语句是否直接转换为机器代码，告诉计算机只是跳转到不同的内存地址?

YES(正如其他人正确指出的)

3) 与调用函数的成本相比，像这样在机器中跳来跳去的成本是否更低?

是的，只有当你的编译器是史前的，并且没有任何内置的优化机制。否则没有。

我说的不是最佳实践…

是的，从goto生成的机器码将是一个直接的JUMP。这可能会比函数调用快，因为不需要对堆栈做任何操作(尽管没有任何要传递的变量的调用将以这样一种方式进行优化，它可能会一样快)。

当这段代码不能正常工作时，上帝会帮助你的。或者当别人需要维护它的时候。

很难精确地回答您的查询，这取决于您的程序的复杂性和在其中使用goto语句。

goto语句相当于无条件跳转指令(如JMP)。goto的作用域将在文件内。

Ritchie建议避免使用goto语句，如果仍然想/必须使用goto语句，那么在自上而下的方法中使用它，不要在自下而上的方法中使用它。

这些都是课本上的细节。

实际上，你应该非常确定在哪里使用goto语句，在goto跳转之后你的程序流将在哪里，否则就像你提到的1000个goto语句一样，你也很难决定程序流，忘记其他的。因此，进一步改进你的程序将是非常非常困难的。

还有很多其他的工具，如循环、条件语句、break和continue语句、函数等，可以帮助你避免这些问题。

希望它能帮助.....

简而言之，'GoTo'语句可能是有效的，但这就是它们的实际使用方式。根据Herbert Schildt ( c++ from the GROUND UP)的说法，"没有任何编程情况需要使用goto语句——它不是使语言完整所必需的项。"最终，许多程序员不喜欢这个语句的主要原因是，goto语句往往会使您的代码混乱，并且/或者使代码很难阅读，因为goto语句可以从一个地方跳到另一个地方。话虽如此，有时候goto语句可以减少混乱并使代码更高效，但这完全取决于您如何使用它们以及使用它们的上下文。就个人而言，我建议使用函数调用，而不是几个goto语句;其他人可能不同意。

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