逆向軟件工程——學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)
一、代碼來源：
代碼來源于同學(xué)的C++期末大作業(yè)
二、
運(yùn)行環(huán)境：
Windows11,visual studio 2022
項(xiàng)目源代碼：
點(diǎn)擊查看代碼
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string.h>
#include <iomanip>
#pragma warning(disable:4996)
using namespace std;
//學(xué)生類
class Student
{
public:
friend void Input(Student stu[]);
friend void Statistic(Student stu[]);
friend void Lookup(Student stu[]);
friend void Modify(Student stu[]);
friend void Delete(Student stu[]);
friend void Sort(Student stu[]);
friend void Write(Student stu[], int n);
friend int Read(Student stu[]);
private:
int num;
char name[8];
char class_0[20];
float c_program;
float english;
float math;
float sport;
float polity;
float average;
int order;
}stu[100];
void Write(Student stu[], int n)
{
fstream myFile;
myFile.open("score.txt", ios::out );
if (!myFile) {
cout << "score.txt can't open!" << endl;
abort();
}
int count = n;
myFile << count << endl << endl;
for (int i = 0; i < count; i++) {
myFile << stu[i].class_0 << "\t"
<< stu[i].num << "\t"
<< stu[i].name << "\t"
<< stu[i].c_program << "\t"
<< stu[i].english << "\t"
<< stu[i].math << "\t"
<< stu[i].sport << "\t"
<< stu[i].polity << "\t"
<< stu[i].average << endl;
}
myFile.close();
}
int Read(Student stu[]) {
fstream myFile;
myFile.open("score.txt", ios::in );
if (!myFile) {
cout << "score.txt can't open!" << endl;
abort();
}
int count;
myFile.seekg(0);
myFile >> count;
for (int i = 0; i <= count; i++) {
myFile >> stu[i].class_0 >> stu[i].num >> stu[i].name
>> stu[i].c_program >> stu[i].english >>
stu[i].math >> stu[i].sport
>> stu[i].polity >> stu[i].average;
}
myFile.close();
return count;
}
void Input(Student stu[]) {
system("cls");
int i = 0;
int flag;
char sign = '0';
cout << endl << "======>> 請(qǐng)輸入學(xué)生成績(jī)（0~100） <<======" << endl;
while (sign != 'n' && sign != 'N') {
cout << "班級(jí)：";
cin >> stu[i].class_0;
loop:
cout << "學(xué)號(hào)：";
cin >> stu[i].num;
int c = 0;
while (c < i) {
c++;
if (stu[i].num == stu[i - c].num) {
cout << "您輸入的學(xué)號(hào)已存在！請(qǐng)重新輸入。" << endl;
goto loop;
}
}
cout << "姓名：";
cin >> stu[i].name;
do {
flag = 0;
cout << "C++程序設(shè)計(jì)成績(jī)：";
cin >> stu[i].c_program;
if (stu[i].c_program > 100 || stu[i].c_program < 1) {
cout << " 對(duì)不起，請(qǐng)輸入1-100之間的數(shù)字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
do {
flag = 0;
cout << "大學(xué)英語成績(jī)：";
cin >> stu[i].english;
if (stu[i].english > 100 || stu[i].english < 1) {
cout << " 對(duì)不起，請(qǐng)輸入1-100之間的數(shù)字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
do {
flag = 0;
cout << "高等數(shù)學(xué)成績(jī)：";
cin >> stu[i].math;
if (stu[i].math > 100 || stu[i].math < 1) {
cout << " 對(duì)不起，請(qǐng)輸入1-100之間的數(shù)字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
do {
flag = 0;
cout << "大學(xué)體育成績(jī)：";
cin >> stu[i].sport;
if (stu[i].sport > 100 || stu[i].sport < 1) {
cout << " 對(duì)不起，請(qǐng)輸入1-100之間的數(shù)字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
do {
flag = 0;
cout << "馬克思主義基本原理成績(jī)：";
cin >> stu[i].polity;
if (stu[i].polity > 100 || stu[i].polity < 1) {
cout << " 對(duì)不起，請(qǐng)輸入1-100之間的數(shù)字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
stu[i].average = ( + stu[i].c_program+ stu[i].english + stu[i].math +
stu[i].sport + stu[i].polity) / 5;
cout << " 平均分為：" << stu[i].average << endl;
cout << "======>> 提示：是否繼續(xù)寫入學(xué)生成績(jī) ?(y/n)";
cin >> sign;
i++;
}
Write(stu, i);
}
void Delete(Student stu[]) {
system("cls");
int n = Read(stu);
int s;
int i = 0, j;
cout << endl << "======>> 刪除學(xué)生成績(jī) <<======" << endl;
cout << "請(qǐng)輸入要?jiǎng)h除的學(xué)生的學(xué)號(hào)：";
cin >> s;
while ((stu[i].num - s) != 0 && i < n)i++;
if (i == n) {
cout << "======>> 對(duì)不起，無法找到該學(xué)生...... <<======" << endl;
}
else {
for (j = i; j < n - 1; j++) {
strcpy(stu[j].class_0, stu[j + 1].class_0);
stu[j].num = stu[j + 1].num;
strcpy(stu[j].name, stu[j + 1].name);
stu[j].c_program = stu[j + 1].c_program;
stu[j].english = stu[j + 1].english;
stu[j].math = stu[j + 1].math;
stu[j].sport = stu[j + 1].sport;
stu[j].polity = stu[j + 1].polity;
stu[j].average = stu[j + 1].average;
}
cout << "======>> 提示：已成功刪除！" << endl;
}
Write(stu, n - 1);
system("pause");
}
void Modify(Student stu[]) {
system("cls");
int n = Read(stu);
int s;
int i = 0;
cout << endl << "======>> 修改學(xué)生成績(jī) <<======" << endl;
cout << "請(qǐng)輸入要修改成績(jī)學(xué)生的學(xué)號(hào)：";
cin >> s;
while ((stu[i].num - s) != 0 && i < n)i++;
if (i == n) {
cout << "======>> 對(duì)不起，無法找到該學(xué)生...... <<======" << endl;
}
else {
cout << "------------------------------------------------------------------------------------" << endl;
cout << "班級(jí)" << "\t" << "學(xué)號(hào)" << "\t" << "姓名" << "\t"
<< "電子" << "\t" << "C++" << "\t" << "多媒體" << "\t"
<< "英語" << "\t" << "數(shù)學(xué)" << "\t" << "體育" << "\t"
<< "政治" << "\t" << "平均分" << endl;
cout << "------------------------------------------------------------------------------------" << endl;
cout << stu[i].class_0 << "\t" << stu[i].num << "\t" << stu[i].name << "\t"
<< "\t" << stu[i].c_program << "\t" << "\t"<< stu[i].english
<< "\t" << stu[i].math << "\t" << stu[i].sport << "\t"
<< stu[i].polity << "\t" << stu[i].average << endl;
cout << endl << "請(qǐng)重新輸入該學(xué)生成績(jī)： " << endl;
cout << "C++成績(jī)：";
cin >> stu[i].c_program;
cout << "大學(xué)英語成績(jī)：";
cin >> stu[i].english;
cout << "高等數(shù)學(xué)成績(jī)：";
cin >> stu[i].math;
cout << "大學(xué)體育成績(jī)：";
cin >> stu[i].sport;
cout << "馬克思主義基本原理成績(jī)：";
cin >> stu[i].polity;
stu[i].average = ( + stu[i].c_program +
stu[i].english + stu[i].math + stu[i].sport + stu[i].polity) / 5;
cout << "平均分：" << stu[i].average << endl;
char c;
cout << "======>> 是否保存數(shù)據(jù) ？(y/n)";
cin >> c;
if (c != 'n' && c != 'N')
Write(stu, n);
}
}
void Statistic(Student stu[]) {
system("cls");
int n = Read(stu);
cout << endl << "======>> 輸出學(xué)生統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù) <<======\n" << endl;
cout << "---------------------------------------" << endl;
cout << "班級(jí)" << "\t" << "學(xué)號(hào)" << "\t" << "姓名" << "\t" << "平均分" << endl;
cout << "---------------------------------------" << endl;
for (int i = 0; i < n; i++)
cout << stu[i].class_0 << "\t" << stu[i].num << "\t" << stu[i].name << "\t" << stu[i].average << endl;
cout << "---------------------------------------" << endl;
system("pause");
return;
}
void Lookup(Student stu[]) {
system("cls");
int n = Read(stu);
int s;
int i = 0;
cout << endl << "======>> 查找學(xué)生成績(jī) <<======" << endl;
cout << "請(qǐng)輸入要查找學(xué)生的學(xué)號(hào)：";
cin >> s;
while ((stu[i].num - s) != 0 && i < n)i++;
if (i == n) {
cout << "======>> 對(duì)不起，無法找到該學(xué)生...... <<======" << endl;
}
else {
cout << "----------------------------" << endl;
cout << "班級(jí)：" << stu[i].class_0 << endl;
cout << "學(xué)號(hào)：" << stu[i].num << endl;
cout << "姓名：" << stu[i].name << endl;
cout << "C++程序設(shè)計(jì)：" << stu[i].c_program << endl;
cout << "大學(xué)英語：" << stu[i].english << endl;
cout << "高等數(shù)學(xué)：" << stu[i].math << endl;
cout << "大學(xué)體育：" << stu[i].sport << endl;
cout << "馬克思主義基本原理：" << stu[i].polity << endl;
cout << "平均分：" << stu[i].average << endl;
}
system("pause");
}
void Sort(Student stu[])
{
system("cls");
int i, j, k;
float s;
char t[20];
cout << endl << "======>> 降序排列 <<======" << endl;
int n = Read(stu);
for (i = 0; i < n - 1; i++) {
for (j = 0; j < n - 1; j++) {
if (stu[j].average < stu[j + 1].average) {
//交換班級(jí)
strcpy(t, stu[j + 1].class_0);
strcpy(stu[j + 1].class_0, stu[j].class_0);
strcpy(stu[j].class_0, t);
//num
k = stu[j + 1].num;
stu[j + 1].num = stu[j].num;
stu[j].num = k;
//name
strcpy(t, stu[j + 1].name);
strcpy(stu[j + 1].name, stu[j].name);
strcpy(stu[j].name, t);
//c_program
s = stu[j + 1].c_program;
stu[j + 1].c_program = stu[j].c_program;
stu[j].c_program = s;
//english
s = stu[j + 1].english;
stu[j + 1].english = stu[j].english;
stu[j].english = s;
//math
s = stu[j + 1].math;
stu[j + 1].math = stu[j].math;
stu[j].math = s;
//sport
s = stu[j + 1].sport;
stu[j + 1].sport = stu[j].sport;
stu[j].sport = s;
//polity
s = stu[j + 1].polity;
stu[j + 1].polity = stu[j].polity;
stu[j].polity = s;
//average
s = stu[j + 1].average;
stu[j + 1].average = stu[j].average;
stu[j].average = s;
}
}
}
cout << "------------------------------------------------------------------------------------" << endl;
cout << "班級(jí)" << "\t" << "學(xué)號(hào)" << "\t" << "姓名" << "\t"
<< "C++" << "\t" << "英語" << "\t"
<< "數(shù)學(xué)" << "\t" << "體育" << "\t"
<< "政治" << "\t" << "平均分" << endl;
cout << "------------------------------------------------------------------------------------" << endl;
for (int i = 0; i < n; i++) {
stu[i].order = i + 1;
cout << stu[i].class_0 << "\t" << stu[i].num << "\t" << stu[i].name << "\t"
<< stu[i].c_program << "\t"<< stu[i].english << "\t"
<< stu[i].math << "\t" << stu[i].sport << "\t"
<< stu[i].polity << "\t" << stu[i].average << endl;
}
Write(stu, n);
system("pause");
}
void clean_File(Student stu[])
{
cout << "確定清空所有數(shù)據(jù)？" << endl;
cout << "1,確定" << endl;
cout << "2,返回" << endl;
int selet = 0;
cin >> selet;
if (selet == 1) {
ofstream ofs("score.txt", ios::trunc);
ofs.close();
cout << "清空成功！" << endl;
}
system("pause");
system("cls");
}
//主菜單
void menu()
{
system("color 09");
cout << "\t\t\t\t**********歡迎來到學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)**********\n" << endl;
cout << "\t\t\t\t你可以進(jìn)行以下操作:\n" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 1 添加學(xué)生信息 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 2 刪除學(xué)生信息 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 3 修改學(xué)生信息 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 4 查詢學(xué)生成績(jī) |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 5 顯示成績(jī)列表 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 6 排序?qū)W生成績(jī) |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 7 清空系統(tǒng)數(shù)據(jù) |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 0 退出 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t請(qǐng)選擇【0-7】：";
}
int main()
{
for (;;)
{
system("cls");
menu();
int a = 0;
cin >> a;
switch (a)
{
case 1:
Input(stu);
break;
case 2:
Delete(stu);
break;
case 3:
Modify(stu);
break;
case 4:
Lookup(stu);
break;
case 5:
Statistic(stu);
break;
case 6:
Sort(stu);
break;
case 7:
clean_File(stu);
break;
case 0:
cout << endl << "================感謝您使用學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)==============\n" << endl;
exit(0);
}
}
return 0;
}
主菜單：
添加功能：
刪除功能：
修改功能：
查找功能：
排序功能：
清空數(shù)據(jù)：
三、在已有軟件上進(jìn)行分析
1.代碼結(jié)構(gòu)分析
功能模塊：代碼實(shí)現(xiàn)了學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)的六個(gè)核心功能（添加、刪除、修改、查詢、統(tǒng)計(jì)、排序），并提供了清空數(shù)據(jù)的功能。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：使用文件 score.txt 存儲(chǔ)學(xué)生數(shù)據(jù)。
交互界面：基于命令行的菜單驅(qū)動(dòng)界面。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：定義了一個(gè) Student 類來存儲(chǔ)學(xué)生信息，并使用全局?jǐn)?shù)組 stu[100] 來管理學(xué)生數(shù)據(jù)。
經(jīng)過簡(jiǎn)單的測(cè)試和代碼分析，我得到了該項(xiàng)目的運(yùn)行流程并針對(duì)其功能模塊不同繪制了如下模塊圖：
通過流程圖不難發(fā)現(xiàn)其運(yùn)行邏輯并不復(fù)雜，但代碼仍存在問題并需改進(jìn)。
2.代碼問題分析
全局變量的使用：Student stu[100] 是一個(gè)全局?jǐn)?shù)組，雖然方便了函數(shù)間的調(diào)用，但限制了程序的擴(kuò)展性和靈活性。
缺乏數(shù)據(jù)驗(yàn)證：部分輸入驗(yàn)證不足（如班級(jí)名稱長(zhǎng)度、文件讀寫異常處理）。
排序邏輯問題：在 Sort 函數(shù)中，排序邏輯是手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的冒泡排序，效率較低。
功能模塊：可根據(jù)用戶需求，適當(dāng)增加功能。
四、進(jìn)行二次開發(fā)
1.將學(xué)生數(shù)據(jù)封裝在一個(gè)類或結(jié)構(gòu)體中，并通過參數(shù)傳遞。例如，將學(xué)生數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 std::vector
點(diǎn)擊查看代碼
#include <vector>
class StudentManager {
private:
std::vector<Student> students;
std::string filename = "score.txt";
public:
StudentManager() { loadFromFile(); }
~StudentManager() { saveToFile(); }
// 核心功能接口
void addStudent();
void deleteStudent(int num);
void modifyStudent(int num);
void lookupStudent(int num);
void statistic();
void sortStudents();
void clearData();
private:
void loadFromFile();
void saveToFile();
};
2.在輸入函數(shù)中增加對(duì)班級(jí)名稱長(zhǎng)度和學(xué)生學(xué)號(hào)的檢查，并在文件讀寫時(shí)增加異常處理。
點(diǎn)擊查看代碼
void Input() {
system("cls");
Student s;
char sign = '0';
cout << endl << "======>> 請(qǐng)輸入學(xué)生成績(jī)（0~100） <<======" << endl;
while (sign != 'n' && sign != 'N') {
cout << "班級(jí)：";
cin >> s.class_0;
if (strlen(s.class_0) > 19) {
cout << "班級(jí)名稱過長(zhǎng)，請(qǐng)重新輸入！" << endl;
continue;
}
do {
cout << "學(xué)號(hào)：";
cin >> s.num;
if (manager.findStudent(s.num)) {
cout << "學(xué)號(hào)已存在，請(qǐng)重新輸入！" << endl;
}
} while (manager.findStudent(s.num));
// 其他字段的輸入和驗(yàn)證...
manager.addStudent(s);
cout << "======>> 是否繼續(xù)添加學(xué)生信息？(y/n) ";
cin >> sign;
}
}
3.使用 STL 的 std::sort 替換冒泡排序
點(diǎn)擊查看代碼
void StudentManager::sortStudents() {
std::sort(students.begin(), students.end(),
[](const Student& a, const Student& b) {
return a.getAverage() > b.getAverage();
});
}
4.增加新功能，按班級(jí)統(tǒng)計(jì)平均分
點(diǎn)擊查看代碼
void ClassStatistic(Student stu[]) {
system("cls");
int n = Read(stu);
cout << endl << "======>> 按班級(jí)統(tǒng)計(jì)平均分 <<======" << endl;
// 存儲(chǔ)班級(jí)及其總分和人數(shù)
vector<string> classes;
vector<float> totalScores;
vector<int> classCounts;
// 初始化
for (int i = 0; i < n; i++) {
bool found = false;
for (size_t j = 0; j < classes.size(); j++) {
if (strcmp(stu[i].class_0, classes[j].c_str()) == 0) {
totalScores[j] += stu[i].average;
classCounts[j]++;
found = true;
break;
}
}
if (!found) {
classes.push_back(stu[i].class_0);
totalScores.push_back(stu[i].average);
classCounts.push_back(1);
}
}
// 計(jì)算平均分
cout << endl << "---------------------------------" << endl;
cout << "班級(jí)" << "\t" << "平均分" << endl;
cout << "---------------------------------" << endl;
for (size_t i = 0; i < classes.size(); i++) {
float classAverage = totalScores[i] / classCounts[i];
cout << classes[i] << "\t" << fixed << setprecision(2) << classAverage << endl;
}
cout << "---------------------------------" << endl;
system("pause");
}
五、總結(jié)
本實(shí)驗(yàn)基于一個(gè)C++實(shí)現(xiàn)的學(xué)生成績(jī)管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠完成學(xué)生信息的添加、刪除、修改、查詢、統(tǒng)計(jì)和排序等功能。實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)是對(duì)現(xiàn)有代碼進(jìn)行分析，識(shí)別其中存在的問題，并通過二次開發(fā)對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和擴(kuò)展。通過本次逆向軟件工程分析，我有幾點(diǎn)具體收獲：
1. 通過封裝學(xué)生數(shù)據(jù)和管理邏輯到 StudentManager 類中，我深刻理解了面向?qū)ο笤O(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)。
2.學(xué)習(xí)并使用 STL 容器（如std::vector）以及算法（如std::sort）大大提高了代碼的效率和可讀性。
3.在本次實(shí)驗(yàn)中，我學(xué)會(huì)了如何通過重構(gòu)代碼來提升程序的性能和可維護(hù)性。
4.通過這類逆向軟件開發(fā)，大大增強(qiáng)了我的代碼閱讀能力和對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目?jī)?yōu)化的思考能力。同時(shí)，在原有的項(xiàng)目之上做出優(yōu)化以及做出創(chuàng)新性的功能，這對(duì)于我的這類能力的培養(yǎng)是大有裨益的。
此外，我理解了逆向軟件開發(fā)的意義。與正向工程相比，正向工程是從需求分析、設(shè)計(jì)到編碼的過程，是一種從無到有的開發(fā)方式；而逆向工程則是從已有的軟件系統(tǒng)出發(fā)，反向推導(dǎo)其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)思路，兩者方向相反。作為開源代碼的前期工程，軟件逆向工程對(duì)整個(gè)開源代碼工程有著至關(guān)重要的作用。它有助于打破軟件技術(shù)的封閉性，促進(jìn)軟件科學(xué)的相互學(xué)習(xí)和借鑒。
逆向工程通過技術(shù)手段分析軟件，挖掘潛在的安全問題和技術(shù)細(xì)節(jié)（更具技術(shù)深度和針對(duì)性），在逆向開發(fā)的過程中，可能發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有軟件的不足和潛在改進(jìn)空間，從而激發(fā)新的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)方向，提高了軟件開發(fā)的效率和可行性。
浙公網(wǎng)安備 33010602011771號(hào)