实战案例：重构 “简陋的成绩录入系统”

(1）项目来源
从网络下载的 C 语言版 “学生成绩管理” 雏形（代码存在：未做输入校验、内存泄漏、功能单一、代码耦合度高的问题）。

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#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    int score[100]; // 固定数组大小，限制最多100人
    cout << "输入学生人数：";
    cin >> n; // 无输入校验，输入非数字会导致程序崩溃
    
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        cout << "输入第" << i+1 << "个学生成绩：";
        cin >> score[i]; // 无成绩范围校验，可输入负数或超过100的数
    }
    
    int sum = 0;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        sum += score[i];
    }
    double avg = sum / n; // 整数除法，结果精度丢失（如sum=175, n=2 → avg=87而非87.5）
    cout << "平均分：" << avg << endl;
    
    return 0;
}

(2)运行环境 & 运行结果截图
运行环境：Windows 11 + Visual Studio 2022
原始程序缺陷：

1.输入非数字成绩时，程序崩溃（未处理输入流异常）。
2.仅支持单门课成绩，无法计算平均分。
3.代码无注释，变量命名混乱（如a、b），难以维护。
(3)主要问题列表 & 重构思路
输入非法字符导致程序崩溃:增加cin输入校验，清除错误状态、清空输入缓冲区;
功能单一，仅输出成绩:扩展功能：计算平均分、查询最高分 / 最低分;
代码耦合度高（所有逻辑写在 main):拆分函数：inputScore()、calcAverage()、printResult();
无异常处理:增加边界判断（成绩 0-100 强制校验)。
(4)新代码

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#include <iostream>
#include <vector>
#include <iomanip>
#include <limits>

using namespace std;

// 函数声明：封装功能，降低耦合
void inputScores(vector<int>& scores);
double calculateAverage(const vector<int>& scores);
int getMaxScore(const vector<int>& scores);
int getMinScore(const vector<int>& scores);
void printResult(const vector<int>& scores);

int main() {
    vector<int> scores; // 使用vector动态存储，避免固定数组大小限制
    cout << "===== 学生成绩管理系统（重构版）=====" << endl;
    
    // 1. 输入成绩（含校验）
    inputScores(scores);
    
    // 2. 展示结果
    printResult(scores);
    
    system("pause");
    return 0;
}

// 输入成绩：增加输入合法性校验
void inputScores(vector<int>& scores) {
    int n;
    cout << "请输入学生人数：";
    while (!(cin >> n) || n <= 0) {
        cin.clear(); // 清除错误状态
        cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 清空缓冲区
        cout << "输入无效！请输入正整数：";
    }

    for (int i = 0; i < n; i++) {
        int score;
        cout << "请输入第" << i + 1 << "个学生的成绩（0-100）：";
        while (!(cin >> score) || score < 0 || score > 100) {
            cin.clear();
            cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n');
            cout << "成绩非法！请输入0-100的整数：";
        }
        scores.push_back(score);
    }
}

// 计算平均分
double calculateAverage(const vector<int>& scores) {
    if (scores.empty()) return 0.0;
    int sum = 0;
    for (int s : scores) sum += s;
    return static_cast<double>(sum) / scores.size();
}

// 获取最高分
int getMaxScore(const vector<int>& scores) {
    if (scores.empty()) return 0;
    int max = scores[0];
    for (int s : scores) {
        if (s > max) max = s;
    }
    return max;
}

// 获取最低分
int getMinScore(const vector<int>& scores) {
    if (scores.empty()) return 0;
    int min = scores[0];
    for (int s : scores) {
        if (s < min) min = s;
    }
    return min;
}

// 打印结果
void printResult(const vector<int>& scores) {
    cout << "\n===== 成绩统计结果 =====" << endl;
    cout << "学生成绩列表：";
    for (int s : scores) {
        cout << s << " ";
    }
    cout << endl;
    cout << "最高分：" << getMaxScore(scores) << endl;
    cout << "最低分：" << getMinScore(scores) << endl;
    cout << "平均分：" << fixed << setprecision(2) << calculateAverage(scores) << endl;
}

(5)重构后的测试截图

(6)总结：难点 & 逆向工程思考

1. 核心难点：
   ◦ C++ 输入流异常处理（cin.clear() + cin.ignore()）：解决了原始程序 “输入崩溃” 的致命缺陷。
   ◦ 代码解耦与函数拆分：将单一的main函数拆分为多个功能函数，提升了代码可读性和可维护性。
2. 逆向工程思考：
   ◦ 逆向分析旧代码时，首先要梳理逻辑链路，识别 “坏味道”（如变量命名不规范、无校验、硬编码）。
   ◦ 重构的核心是“保持功能不变，优化结构”：保留原有的成绩录入核心逻辑，仅优化代码质量和功能完整性，这也是软件工程中 “迭代优化” 的核心思想。