逆向软件工程——学生成绩管理系统
一、代码来源：
代码来源于同学的C++期末大作业
二、
运行环境：
Windows11,visual studio 2022
项目源代码：
点击查看代码
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <string.h>
#include <iomanip>
#pragma warning(disable:4996)
using namespace std;
//学生类
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 << "======>> 请输入学生成绩（0~100） <<======" << endl;
while (sign != 'n' && sign != 'N') {
cout << "班级：";
cin >> stu[i].class_0;
loop:
cout << "学号：";
cin >> stu[i].num;
int c = 0;
while (c < i) {
c++;
if (stu[i].num == stu[i - c].num) {
cout << "您输入的学号已存在！请重新输入。" << endl;
goto loop;
}
}
cout << "姓名：";
cin >> stu[i].name;
do {
flag = 0;
cout << "C++程序设计成绩：";
cin >> stu[i].c_program;
if (stu[i].c_program > 100 || stu[i].c_program < 1) {
cout << " 对不起，请输入1-100之间的数字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
do {
flag = 0;
cout << "大学英语成绩：";
cin >> stu[i].english;
if (stu[i].english > 100 || stu[i].english < 1) {
cout << " 对不起，请输入1-100之间的数字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
do {
flag = 0;
cout << "高等数学成绩：";
cin >> stu[i].math;
if (stu[i].math > 100 || stu[i].math < 1) {
cout << " 对不起，请输入1-100之间的数字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
do {
flag = 0;
cout << "大学体育成绩：";
cin >> stu[i].sport;
if (stu[i].sport > 100 || stu[i].sport < 1) {
cout << " 对不起，请输入1-100之间的数字！！\n";
}
else {
flag = 1;
}
} while (flag == 0);
do {
flag = 0;
cout << "马克思主义基本原理成绩：";
cin >> stu[i].polity;
if (stu[i].polity > 100 || stu[i].polity < 1) {
cout << " 对不起，请输入1-100之间的数字！！\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 << " 平均分为：" << stu[i].average << endl;
cout << "======>> 提示：是否继续写入学生成绩 ?(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 << "======>> 删除学生成绩 <<======" << endl;
cout << "请输入要删除的学生的学号：";
cin >> s;
while ((stu[i].num - s) != 0 && i < n)i++;
if (i == n) {
cout << "======>> 对不起，无法找到该学生...... <<======" << 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：已成功删除！" << endl;
}
Write(stu, n - 1);
system("pause");
}
void Modify(Student stu[]) {
system("cls");
int n = Read(stu);
int s;
int i = 0;
cout << endl << "======>> 修改学生成绩 <<======" << endl;
cout << "请输入要修改成绩学生的学号：";
cin >> s;
while ((stu[i].num - s) != 0 && i < n)i++;
if (i == n) {
cout << "======>> 对不起，无法找到该学生...... <<======" << endl;
}
else {
cout << "------------------------------------------------------------------------------------" << endl;
cout << "班级" << "\t" << "学号" << "\t" << "姓名" << "\t"
<< "电子" << "\t" << "C++" << "\t" << "多媒体" << "\t"
<< "英语" << "\t" << "数学" << "\t" << "体育" << "\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 << "请重新输入该学生成绩： " << endl;
cout << "C++成绩：";
cin >> stu[i].c_program;
cout << "大学英语成绩：";
cin >> stu[i].english;
cout << "高等数学成绩：";
cin >> stu[i].math;
cout << "大学体育成绩：";
cin >> stu[i].sport;
cout << "马克思主义基本原理成绩：";
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 << "======>> 是否保存数据 ？(y/n)";
cin >> c;
if (c != 'n' && c != 'N')
Write(stu, n);
}
}
void Statistic(Student stu[]) {
system("cls");
int n = Read(stu);
cout << endl << "======>> 输出学生统计数据 <<======\n" << endl;
cout << "---------------------------------------" << endl;
cout << "班级" << "\t" << "学号" << "\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 << "======>> 查找学生成绩 <<======" << endl;
cout << "请输入要查找学生的学号：";
cin >> s;
while ((stu[i].num - s) != 0 && i < n)i++;
if (i == n) {
cout << "======>> 对不起，无法找到该学生...... <<======" << endl;
}
else {
cout << "----------------------------" << endl;
cout << "班级：" << stu[i].class_0 << endl;
cout << "学号：" << stu[i].num << endl;
cout << "姓名：" << stu[i].name << endl;
cout << "C++程序设计：" << stu[i].c_program << endl;
cout << "大学英语：" << stu[i].english << endl;
cout << "高等数学：" << stu[i].math << endl;
cout << "大学体育：" << stu[i].sport << endl;
cout << "马克思主义基本原理：" << 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) {
//交换班级
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 << "班级" << "\t" << "学号" << "\t" << "姓名" << "\t"
<< "C++" << "\t" << "英语" << "\t"
<< "数学" << "\t" << "体育" << "\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 << "确定清空所有数据？" << endl;
cout << "1,确定" << 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");
}
//主菜单
void menu()
{
system("color 09");
cout << "\t\t\t\t**********欢迎来到学生成绩管理系统**********\n" << endl;
cout << "\t\t\t\t你可以进行以下操作:\n" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 1 添加学生信息 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 2 删除学生信息 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 3 修改学生信息 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 4 查询学生成绩 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 5 显示成绩列表 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 6 排序学生成绩 |" << endl;
cout << "\t\t\t\t|-------------------------------------------|" << endl;
cout << "\t\t\t\t| 7 清空系统数据 |" << 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请选择【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 << "================感谢您使用学生成绩管理系统==============\n" << endl;
exit(0);
}
}
return 0;
}
主菜单：
添加功能：
删除功能：
修改功能：
查找功能：
排序功能：
清空数据：
三、在已有软件上进行分析
1.代码结构分析
功能模块：代码实现了学生成绩管理系统的六个核心功能（添加、删除、修改、查询、统计、排序），并提供了清空数据的功能。
数据存储：使用文件 score.txt 存储学生数据。
交互界面：基于命令行的菜单驱动界面。
数据结构：定义了一个 Student 类来存储学生信息，并使用全局数组 stu[100] 来管理学生数据。
经过简单的测试和代码分析，我得到了该项目的运行流程并针对其功能模块不同绘制了如下模块图：
通过流程图不难发现其运行逻辑并不复杂，但代码仍存在问题并需改进。
2.代码问题分析
全局变量的使用：Student stu[100] 是一个全局数组，虽然方便了函数间的调用，但限制了程序的扩展性和灵活性。
缺乏数据验证：部分输入验证不足（如班级名称长度、文件读写异常处理）。
排序逻辑问题：在 Sort 函数中，排序逻辑是手动实现的冒泡排序，效率较低。
功能模块：可根据用户需求，适当增加功能。
四、进行二次开发
1.将学生数据封装在一个类或结构体中，并通过参数传递。例如，将学生数据存储在 std::vector
点击查看代码
#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.在输入函数中增加对班级名称长度和学生学号的检查，并在文件读写时增加异常处理。
点击查看代码
void Input() {
system("cls");
Student s;
char sign = '0';
cout << endl << "======>> 请输入学生成绩（0~100） <<======" << endl;
while (sign != 'n' && sign != 'N') {
cout << "班级：";
cin >> s.class_0;
if (strlen(s.class_0) > 19) {
cout << "班级名称过长，请重新输入！" << endl;
continue;
}
do {
cout << "学号：";
cin >> s.num;
if (manager.findStudent(s.num)) {
cout << "学号已存在，请重新输入！" << endl;
}
} while (manager.findStudent(s.num));
// 其他字段的输入和验证...
manager.addStudent(s);
cout << "======>> 是否继续添加学生信息？(y/n) ";
cin >> sign;
}
}
3.使用 STL 的 std::sort 替换冒泡排序
点击查看代码
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，按班级统计平均分
点击查看代码
void ClassStatistic(Student stu[]) {
system("cls");
int n = Read(stu);
cout << endl << "======>> 按班级统计平均分 <<======" << endl;
// 存储班级及其总分和人数
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);
}
}
// 计算平均分
cout << endl << "---------------------------------" << endl;
cout << "班级" << "\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、总结
本实验基于一个C++实现的学生成绩管理系统，该系统能够完成学生信息的添加、删除、修改、查询、统计和排序等功能。实验的目标是对现有代码进行分析，识别其中存在的问题，并通过二次开发对其进行优化和扩展。通过本次逆向软件工程分析，我有几点具体收获：
1. 通过封装学生数据和管理逻辑到 StudentManager 类中，我深刻理解了面向对象设计的优势。
2.学习并使用 STL 容器（如std::vector）以及算法（如std::sort）大大提高了代码的效率和可读性。
3.在本次实验中，我学会了如何通过重构代码来提升程序的性能和可维护性。
4.通过这类逆向软件开发，大大增强了我的代码阅读能力和对于整个项目优化的思考能力。同时，在原有的项目之上做出优化以及做出创新性的功能，这对于我的这类能力的培养是大有裨益的。
此外，我理解了逆向软件开发的意义。与正向工程相比，正向工程是从需求分析、设计到编码的过程，是一种从无到有的开发方式；而逆向工程则是从已有的软件系统出发，反向推导其设计和实现思路，两者方向相反。作为开源代码的前期工程，软件逆向工程对整个开源代码工程有着至关重要的作用。它有助于打破软件技术的封闭性，促进软件科学的相互学习和借鉴。
逆向工程通过技术手段分析软件，挖掘潜在的安全问题和技术细节（更具技术深度和针对性），在逆向开发的过程中，可能发现现有软件的不足和潜在改进空间，从而激发新的技术创新和研发方向，提高了软件开发的效率和可行性。
浙公网安备 33010602011771号