软件开发与创新课程设计作业——软件逆向设计
一、来源：CSDN网站他人分享的学生管理系统，网站导航
点击查看源码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
struct student
{
int num;
char name[20];
char sex[10];
int year;
float score;
struct student* next;
};
int n;
struct student* h;
int main()
{
void log();//登录函数
void record();//目录
struct student* creat();//输入函数
void print(struct student* head); //输出函数
void dels(); //删除全操作
void adds(); //添加全操作
struct student* refers(struct student* h1);//查询操作
struct student* change(struct student* hl); //更改操作
int in1, in2;
log();
while (1)
{
printf("\n请输入你的操作命令：");
do {
scanf("%d", &in1);
} while (in1 != 1 && in1 != 2 && in1 != 3 && in1 != 4 && in1 != 5 && in1 != 6);
if (in1 == 1 || in1 == 2 || in1 == 3 || in1 == 4 || in1 == 5)
{
printf("\n未储存有数据！\n请输入数据！");
break;
}
else {
printf("你已退出！欢迎使用！");
break;
}
}
h = creat();
print(h);
A: {
printf("\n**********************************************************");
printf("\n1、返回界面 2、添加 3、删除 4、更改 5、查询 6、退出");
printf("\n请输入你的操作命令：");
scanf("%d", &in2);
switch (in2)
{
case 1: {
log();
break;
}
case 2: {
adds();
goto A;
break;
}
case 3: {
dels();
goto A;
break;
}
case 4: {
change(h);
goto A;
break;
}
case 5: {
refers(h);
goto A;
break;
}
case 6: {
printf("\n你已退出！欢迎使用！");
break;
}
default:printf("\n输入错误！"); printf("\n你已退出！欢迎使用！"); break;
}
}
}
void log() //登录函数
{
int i;
void record();
printf(" 学生管理系统 \t");
printf("\n\t1、登录\n\t2、退出\t");
while (1) //循环输入，判断
{
printf("\n\n请输入你要执行的操作：");
do {
scanf("%d", &i);
} while (i != 1 && i != 2);
if (i == 1)
{
record();
break;
}
else
{
printf("\n你已退出，欢迎使用！");
break;
}
}
}
void record() //显示目录
{
printf("\n\t1、显示学生信息");
printf("\n\t2、添加学生信息");
printf("\n\t3、删除学生信息");
printf("\n\t4、更改学生信息");
printf("\n\t5、查询学生信息");
printf("\n\t6、退出学生系统");
}
struct student* creat() //输入数据
{
struct student* head;
struct student* p1, * p2;
p1 = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));
p2 = p1;
printf("\n请输入学生学号、姓名、性别、年龄、成绩 ：");
scanf("%d%s%s%d%f", &p1->num, &p1->name, &p1->sex, &p1->year, &p1->score);
head = NULL;
n = 0;
while (p1->num != 0)
{
n++;
if (n == 1)
{
head = p1;
}
else
{
p2->next = p1;
}
p2 = p1;
p1 = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));
printf("请输入学生学号、姓名、性别、年龄、成绩 ：");
scanf("%d%s%s%d%f", &p1->num, &p1->name, &p1->sex, &p1->year, &p1->score);
}
p2->next = NULL;
return head;
}
void print(struct student* hl) //输出数据
{
struct student* p;
p = hl;
if (hl != NULL)
{
printf("\n\t学号:\t姓名:\t性别:\t年龄:\t成绩:");
do {
printf("\n\t%d\t%s\t%s\t%d\t%.2f", p->num, p->name, p->sex, p->year, p->score);
p = p->next;
} while (p != NULL);
}
}
void dels()
{
struct student* del(struct student* h, int sum);
void print(struct student* head);
int sum;
int ch;
while (1)
{
printf("\n你是否需要删除数据(Y/N)：");
do
{
ch = getchar();
} while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y')
{
printf("请输入你要删除的数据：");
scanf("%d", &sum);
h = del(h, sum);
print(h);
}
else
{
break;
}
}
printf("删除完毕！最终数据为：\n");
print(h);
}
struct student* del(struct student* hl, int sum)
{
struct student* p1, * p2;
p2 = p1 = hl;
while (p1->num != sum && p1->next != NULL)
{
p2 = p1;
p1 = p1->next;
}
if (p1->num == sum)
{
if (p1 == h)
{
hl = p1->next;
}
else
{
p2->next = p1->next;
}
}
else
{
printf("未找到数据！");
}
return h;
}
void adds() {
struct student* add(struct student** h, int num, char name[20], char sex[10], int year, float score);
void print(struct student* h);
int num;
char name[20];
char sex[10];
int year;
float score;
int ch;
while (1)
{
printf("\n你是否需要添加数据：");
do {
ch = getchar();
} while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y')
{
printf("\n请输入学生学号、姓名、性别、年龄、成绩 ：");
scanf("%d%s%s%d%f", &num, &name, &sex, &year, &score);
h = add(&h, num, name, sex, year, score);
}
else
{
break;
}
}
printf("添加完毕！");
printf("最终数据为：\n");
print(h);
}
struct student* add(struct student** hl, int num, char name[20], char sex[10], int year, float score)
{
struct student* p1, * p2, * New;
p1 = *hl;
p2 = NULL;
while (p1 != NULL && p1->num < num)
{
p2 = p1;
p1 = p1->next;
}
New = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));
New->num = num;
strcpy(New->name, name);
strcpy(New->sex, sex);
New->year = year;
New->score = score;
New->next = p1;
if (p2 == NULL)
{
*hl = New;
}
else
{
p2->next = New;
}
return *hl;
}
struct student* refers(struct student* hl) //查询全操作
{
struct student* p1, * p2, * p0;
int num;
int ch;
p0 = NULL;
while (1)
{
p1 = p2 = hl;
printf("\n你是否需要查询(Y/N)：");
do {
ch = getchar();
} while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y')
{
printf("\n请输入你要查询的学号：");
scanf("%d", &num);
while (p1->num != num && p1->next != NULL)
{
p2 = p1;
p1 = p1->next;
}
if (p1->num == num)
{
p0 = p1;
printf("\n你的查询结果：");
printf("\n\t学号:\t姓名:\t性别:\t年龄:\t成绩:");
printf("\n\t%d\t%s\t%s\t%d\t%.2f", p0->num, p0->name, p0->sex, p0->year, p0->score);
}
else
{
printf("未找到相关数据！");
}
}
else {
printf("\n你已退出查询！");
break;
}
}
return h;
}
struct student* change(struct student* hl) //更改全操作
{
struct student* xue(struct student* d);
struct student* xing(struct student* d);
struct student* bie(struct student* d);
struct student* nian(struct student* d);
struct student* cheng(struct student* d);
struct student* p1, * p2, * p0;
int num;
int ch;
int chan;
p0 = NULL;
while (1)
{
p1 = p2 = hl;
printf("\n你是否需要更改(Y/N)：");
do {
ch = getchar();
} while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y')
{
printf("\n请输入你要更改的学号：");
scanf("%d", &num);
while (p1->num != num && p1->next != NULL)
{
p2 = p1;
p1 = p1->next;
}
if (p1->num == num)
{
p0 = p1;
printf("\n1、学号 2、姓名 3、性别 4、年龄 5、成绩");
printf("\n请输入你的操作：");
scanf("%d", &chan);
switch (chan)
{
case 1:xue(p0); break;
case 2:xing(p0); break;
case 3:bie(p0); break;
case 4:nian(p0); break;
case 5:cheng(p0); break;
default:break;
}
printf("\n你更改后的结果：");
printf("\n\t学号:\t姓名:\t性别:\t年龄:\t成绩:");
printf("\n\t%d\t%s\t%s\t%d\t%.2f", p0->num, p0->name, p0->sex, p0->year, p0->score);
}
else
{
printf("未找到相关数据！");
}
}
else {
printf("\n你已退出更改！");
break;
}
}
return h;
}
struct student* xue(struct student* d) //更改学号
{
struct student* p;
p = d;
printf("\n请输入新的学号：");
scanf("%d", &p->num);
return p;
}
struct student* xing(struct student* d)//更改姓名
{
struct student* p;
char s[20];
p = d;
printf("\n请输入新的姓名：");
scanf("%s", &s);
strcpy(p->name, s);
return p;
}
struct student* bie(struct student* d)//更改性别
{
struct student* p;
char s[10];
p = d;
printf("\n请输入新的性别：");
scanf("%s", &s);
strcpy(p->sex, s);
return p;
}
struct student* nian(struct student* d)//更改年龄
{
struct student* p;
p = d;
printf("\n请输入新的年龄：");
scanf("%d", &p->year);
return p;
}
struct student* cheng(struct student* d)//更改成绩
{
struct student* p;
p = d;
printf("\n请输入新的成绩：");
scanf("%f", &p->score);
return p;
}
二、运行环境
CPU:12th Gen Intel(R) Core(TM) i5-12500H
RAM:16GB
磁盘:NVMe Micron_3400_MTFDKBA512TFH 容量:477 GB
操作系统:Windows 11
IDE:Microsoft Visual Studio Community 2022 (64 位) - Current 版本 17.12.3
三、项目介绍：
这个项目是一个基于C++实现的学生管理系统，主要用于管理学生的信息，包括学生的学号、姓名、性别、年龄和成绩等。系统主要有7个功能：
1.登录功能：用户可以选择登录系统或退出系统，登录后显示可选择的功能。
2.添加学生信息：可以多次添加学生信息，输入学号、姓名、性别、年龄和成绩即可。
3.输入学生信息：可以连续输入学生的学号、姓名、性别、年龄和成绩，输入学号为 0 时停止输入。
4.显示学生信息：将已输入的学生信息以表格形式输出。
5.删除学生信息：根据学号删除指定学生的信息，可多次删除，直到用户选择停止。
6.查询学生信息：根据学号查询学生信息，可多次查询，直到用户选择停止。
7.更改学生信息：根据学号找到学生信息后，可选择更改学号、姓名、性别、年龄或成绩。
四、主要问题
| 序号 | 主要问题 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 1 | 代码结构混乱 | 将项目代码分为头文件和源文件，头文件中包含结构体定义和函数声明，源文件中包含函数的具体实现，主函数单独放在一个文件中。 |
| 2 | 内存泄漏 | 在 del 函数中，当找到要删除的节点时，使用 free(p1) 释放该节点的内存。 |
| 3 | 输入缓冲区问题 | 在使用 getchar 之前，可以使用 while (getchar() != '\n'); 来清空输入缓冲区。 |
| 4 | 部分提示表达不明确 | 修改了部分提示，让人一目了然。 |
| 5 | 结束创建学生信息链表的方式冗余 | 修改 create 函数只要输入学号为0按回车即可退出，这样可以更方便操作。 |
| 6 | 全局变量的使用 | 在头文件中使用 extern 关键字声明全局变量，在源文件中定义全局变量，这样可以避免命名冲突，同时提高代码的可维护性。 |
| 7 | 数据储存 | 将学生信息的链表储存在txt文件中，再次运行系统时可读取文件 |
五、重构后的代码
1.student.h
点击查看student.h代码
#pragma once
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
struct student {
int num;
char name[20];
char sex[10];
int year;
float score;
struct student* next;
};
extern int n;
extern struct student* h;
void log();
void record();
struct student* creat();
void print(struct student* head);
void dels();
void adds();
struct student* refers(struct student* h1);
struct student* change(struct student* hl);
struct student* del(struct student* hl, int sum);
struct student* add(struct student** hl, int num, char name[20], char sex[10], int year, float score);
struct student* xue(struct student* d);
struct student* xing(struct student* d);
struct student* bie(struct student* d);
struct student* nian(struct student* d);
struct student* cheng(struct student* d);
void saveToFile(struct student* hl);
2.student.cpp
点击查看student.cpp代码
#include "student.h"
int n;
struct student* h;
void saveToFile(struct student* hl) {
FILE* fp = fopen("students.txt", "w");
if (fp == nullptr) {
printf("无法打开文件！\n");
return;
}
struct student* p = hl;
while (p != nullptr) {
fprintf(fp, "%d %s %s %d %.2f\n", p->num, p->name, p->sex, p->year, p->score);
p = p->next;
}
fclose(fp);
}
void log() {
int i;
printf(" 学生管理系统 \t");
printf("\n\t1、登录\n\t2、退出\t");
while (1) {
printf("\n\n请输入你要执行的操作：");
do {
scanf("%d", &i);
} while (i != 1 && i != 2);
if (i == 1) {
record();
break;
}
else {
printf("\n你已退出，欢迎使用！");
break;
}
}
}
void record() {
printf("\n\t1、显示学生信息");
printf("\n\t2、添加学生信息");
printf("\n\t3、删除学生信息");
printf("\n\t4、更改学生信息");
printf("\n\t5、查询学生信息");
printf("\n\t6、退出学生系统");
}
struct student* creat() {
struct student* head = nullptr;
struct student* p1 = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));
struct student* p2 = p1;
printf("\n请输入学生学号、姓名、性别、年龄、成绩 ：");
scanf("%d", &p1->num);
n = 0;
while (p1->num != 0) {
scanf("%s%s%d%f", p1->name, p1->sex, &p1->year, &p1->score);
n++;
if (n == 1) {
head = p1;
}
else {
p2->next = p1;
}
p2 = p1;
p1 = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));
printf("请输入学生学号、姓名、性别、年龄、成绩 ：");
scanf("%d", &p1->num);
}
p2->next = nullptr;
return head;
}
void print(struct student* hl) {
struct student* p = hl;
if (hl != nullptr) {
printf("\n\t学号:\t姓名:\t性别:\t年龄:\t成绩:");
do {
printf("\n\t%d\t%s\t%s\t%d\t%.2f", p->num, p->name, p->sex, p->year, p->score);
p = p->next;
} while (p != nullptr);
}
}
void dels() {
int sum;
int ch;
while (1) {
printf("\n你是否需要删除数据(Y/N)：");
do {
ch = getchar();
} while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y') {
printf("请输入你要删除的学生的学号：");
scanf("%d", &sum);
h = del(h, sum);
print(h);
}
else {
break;
}
}
printf("删除完毕！最终数据为：\n");
print(h);
// 删除数据后保存到文件
saveToFile(h);
}
struct student* del(struct student* hl, int sum) {
struct student* p1 = hl;
struct student* p2 = hl;
while (p1 != nullptr && p1->num != sum) {
p2 = p1;
p1 = p1->next;
}
if (p1 != nullptr && p1->num == sum) {
if (p1 == h) {
hl = p1->next;
}
else {
p2->next = p1->next;
}
free(p1);
}
else {
printf("未找到数据！");
}
return hl;
}
void adds() {
int num;
char name[20];
char sex[10];
int year;
float score;
int ch;
while (1) {
printf("\n你是否需要添加数据：");
do {
ch = getchar();
} while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y') {
printf("\n请输入学生学号、姓名、性别、年龄、成绩 ：");
scanf("%d%s%s%d%f", &num, name, sex, &year, &score);
h = add(&h, num, name, sex, year, score);
}
else {
break;
}
}
printf("添加完毕！");
printf("最终数据为：\n");
print(h);
saveToFile(h);
}
struct student* add(struct student** hl, int num, char name[20], char sex[10], int year, float score) {
struct student* p1 = *hl;
struct student* p2 = nullptr;
while (p1 != nullptr && p1->num < num) {
p2 = p1;
p1 = p1->next;
}
struct student* New = (struct student*)malloc(sizeof(struct student));
New->num = num;
strcpy(New->name, name);
strcpy(New->sex, sex);
New->year = year;
New->score = score;
New->next = p1;
if (p2 == nullptr) {
*hl = New;
}
else {
p2->next = New;
}
return *hl;
}
struct student* refers(struct student* hl) {
int num;
int ch;
while (1) {
printf("\n你是否需要查询(Y/N)：");
do {
ch = getchar();
} while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y') {
printf("\n请输入你要查询的学号：");
scanf("%d", &num);
struct student* p1 = hl;
while (p1 != nullptr && p1->num != num) {
p1 = p1->next;
}
if (p1 != nullptr && p1->num == num) {
printf("\n你的查询结果：");
printf("\n\t学号:\t姓名:\t性别:\t年龄:\t成绩:");
printf("\n\t%d\t%s\t%s\t%d\t%.2f", p1->num, p1->name, p1->sex, p1->year, p1->score);
}
else {
printf("未找到相关数据！");
}
}
else {
printf("\n你已退出查询！");
break;
}
}
return hl;
}
struct student* change(struct student* hl) {
int num;
int ch;
int chan;
while (1) {
printf("\n你是否需要更改(Y/N)：");
do {
ch = getchar();
} while (ch != 'Y' && ch != 'N');
if (ch == 'Y') {
printf("\n请输入你要更改学生的学号：");
scanf("%d", &num);
struct student* p1 = hl;
while (p1 != nullptr && p1->num != num) {
p1 = p1->next;
}
if (p1 != nullptr && p1->num == num) {
printf("\n1、学号 2、姓名 3、性别 4、年龄 5、成绩");
printf("\n请输入要更改的属性：");
scanf("%d", &chan);
switch (chan) {
case 1: xue(p1); break;
case 2: xing(p1); break;
case 3: bie(p1); break;
case 4: nian(p1); break;
case 5: cheng(p1); break;
default: break;
}
printf("\n你更改后的结果：");
printf("\n\t学号:\t姓名:\t性别:\t年龄:\t成绩:");
printf("\n\t%d\t%s\t%s\t%d\t%.2f", p1->num, p1->name, p1->sex, p1->year, p1->score);
}
else {
printf("未找到相关数据！");
}
}
else {
printf("\n你已退出更改！");
break;
}
}
saveToFile(hl);
return hl;
}
struct student* xue(struct student* d) {
printf("\n请输入新的学号：");
scanf("%d", &d->num);
return d;
}
struct student* xing(struct student* d) {
char s[20];
printf("\n请输入新的姓名：");
scanf("%s", s);
strcpy(d->name, s);
return d;
}
struct student* bie(struct student* d) {
char s[10];
printf("\n请输入新的性别：");
scanf("%s", s);
strcpy(d->sex, s);
return d;
}
struct student* nian(struct student* d) {
printf("\n请输入新的年龄：");
scanf("%d", &d->year);
return d;
}
struct student* cheng(struct student* d) {
printf("\n请输入新的成绩：");
scanf("%f", &d->score);
return d;
}
3.main.cpp
点击查看main.cpp代码
#include "student.h"
int main() {
int in1, in2;
log();
while (1) {
printf("\n请输入你的操作命令：");
do {
scanf("%d", &in1);
} while (in1 != 1 && in1 != 2 && in1 != 3 && in1 != 4 && in1 != 5 && in1 != 6);
if (in1 == 1 || in1 == 2 || in1 == 3 || in1 == 4 || in1 == 5) {
printf("\n未储存有数据！\n请输入数据！");
break;
}
else {
printf("你已退出！欢迎使用！");
break;
}
}
h = creat();
print(h);
A: {
printf("\n**********************************************************");
printf("\n1、返回界面 2、添加 3、删除 4、更改 5、查询 6、退出");
printf("\n请输入你的操作命令：");
scanf("%d", &in2);
switch (in2) {
case 1: {
log();
break;
}
case 2: {
adds();
goto A;
break;
}
case 3: {
dels();
goto A;
break;
}
case 4: {
change(h);
goto A;
break;
}
case 5: {
refers(h);
goto A;
break;
}
case 6: {
printf("\n你已退出！欢迎使用！");
break;
}
default: printf("\n输入错误！"); printf("\n你已退出！欢迎使用！"); break;
}
}
return 0;
}
六、重构软件后的测试截图
1.输入学生信息
2..删除学生信息
3.更改学生信息
4.添加学生信息
七、总结
1.难点：
（1）代码结构重组：原代码逻辑耦合度高，函数和全局变量混杂。将其拆分为头文件和多个源文件时，需合理规划函数声明、结构体定义和全局变量的作用域，确保模块间正确调用，这对整体架构的理解和设计能力提出了较高要求。
（2）内存泄漏修复：原删除函数未释放节点内存，导致内存泄漏。需在删除逻辑中精确追踪节点指针，确保每次删除后正确释放内存，同时避免因指针操作错误引发程序崩溃。
（3）全局变量重构：将原全局变量改为 extern 声明时，需确保多文件间的编译链接正确性，避免重复定义或未定义错误，这需要反复验证头文件包含关系和编译命令。
2.耗时较长的部分：
（1）输入缓冲区处理：原代码使用 getchar 时未清空缓冲区，导致交互逻辑异常。需插入 while (getchar() != '\n'); 清除残留输入，这对输入流机制的深入理解是关键。
（2）数据文件储存：新增文件存储功能时，需设计文件读写格式（如文本或二进制），确保链表数据与文件内容双向转换的一致性，同时处理文件打开失败等异常情况。
（3）链表操作调试：在实现添加、删除和修改功能时，链表指针的指向容易出错（如头节点处理、中间节点断裂），需通过逐行调试和打印节点信息验证逻辑正确性。
（4）交互逻辑优化：原代码的输入提示不明确，例如创建链表时需反复输入学号0才能退出。调整为“学号为0即终止”后，需重构输入循环结构，并处理输入格式错误（如非数字输入）导致的死循环问题。
3.对软件逆向工程的思考：
（1）理解原有逻辑：逆向工程需从代码的功能缺陷倒推设计意图。例如，通过分析原删除函数未释放内存的代码，推断作者可能忽视了动态内存管理的基本原则。
（2）渐进式重构：在保持功能不变的前提下，优先修复严重问题，再逐步优化结构。例如，先解决内存泄漏再拆分文件，避免同时修改多处引发不可控错误。
（3）扩展性与健壮性：逆向工程不仅是修复，更是提升。例如，新增文件存储功能时，需在不破坏原有链表逻辑的基础上，设计数据序列化方式，同时考虑未来可能的字段扩展。
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