[C++知识库]【1.6 C案例】请君与我用C语言写一个千行的学生管理系统

前情回顾

完成了所有自定义头文件的编写

一、本次目标

完成程序主入口，一一对应功能实现算法，不断调直到所有功能基本上正常。

GitHub：https://github.com/ITchujian/StudentManagementSystem_2022_C

注：为方便分享本次开发的经验，我将把分析过程以及代码书写过程，以文字、图片形式合计放于开发记录中，但是一些非常基础的行为动作我将不会讲解或者阐述。
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二、开发记录

步骤1

引用自定义头文件，sysbrowse.h，sysdoc.h，sysmodify.h。
定义main主函数，在主函数中，先加载系统设置文件config.bin：

loadConfig();

步骤2

定义一个线性表类型的变量：

SqList student_list;

然后将其初始化：

InitList(&student_list);

步骤3

加载线性表配置list_path.bin，最后加载学生信息students.bin：

loadList(&student_list);
loadStu(&student_list);

步骤4

根据程序的功能结构：

利用do~while()与switch~case~default实现功能的选择，如下：

do
{
	int home_select;
	scanf("%d", &home_select);
	switch (home_select)
	{
	case 1:
	{
		// 学生信息浏览系统
		break;
	}
	case 2:
	{
		// 学生信息修改系统
		break;
	}
	case 3:
	{
		// 保存信息
		break;
	}
	case 4:
	{
		// 系统设置
		break;
	}
	case 0:
		// 退出程序
		return 0;
	default:
		// 判定其他的选择
		break;
	}
} while (TRUE);

在Switch语句前，我需要编写一个在主页显示的菜单：

Status homeMenu(void)
{
	printf("┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓\n");
	printf("┃                            学 生 信 息 管 理 系 统                          ┃\n");
	printf("┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫\n");
	printf("┃请选择操作:                                                                  ┃\n");
	printf("┃                             1 > 学生信息浏览系统                            ┃\n");
	printf("┃                             2 > 学生信息修改系统                            ┃\n");
	printf("┃                             3 > [重要]保存信息                              ┃\n");
	printf("┃                             4 > 系 统 设 置                                 ┃\n");
	printf("┃                             0 > 退 出 系 统                                 ┃\n");
	printf("┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛\n");
	printf("\nINPUT:");
	return OK;
}

然后，在Switch语句前添加：

system("cls");  // 为了每次循环后对之前的操作进行清屏
homeMenu();

步骤5

学生信息浏览系统中，我们将其分为5个部分：

同理制作一个选择器，0返回主页的菜单选择界面。
并将sysbrowse.h与kernel_list.h中的相关方法一一部署，如下展示：

Status browseStuSystem(SqList* L)
{
	do
	{
		system("cls");
		browseMenu();
		int browse_select;
		scanf("%d", &browse_select);
		switch (browse_select)
		{
		case 1:
		{
			putAllList(L);
			system("pause");
			break;
		}
		case 2:
		{
			int student_id;
			printf("若学号不存在，则返回null，表示未找到\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%d", &student_id);
			ElemType* e = (ElemType*)malloc(sizeof(ElemType));
			if (e == NULL)
				exit(INFEASIBLE);
			Status re = SearchElem(L, student_id, e, 0);
			if (re == INFEASIBLE)
			{
				printf("null\n");
				system("pause");
				break;
			}
			putSingleList(e);
			free(e);
			system("pause");
			break;
		}
		case 3:
		{
			int sort_manner;
			char sort_key;
			printf("排序方式(0或任意负数为降序、1或任意正数为升序)\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%d", &sort_manner);
			getchar();
			printf("\n排序项(n-学号、l-语文、m-数学、e-英语、a-平均分、s-总分)\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%c", &sort_key);
			ListSort(L, sort_manner, sort_key);
			putAllList(L);
			system("pause");
			break;
		}
		case 4:
		{
			int sort_manner, i;
			char sort_key;
			ElemType* e = (ElemType*)malloc(sizeof(ElemType));
			getchar();
			printf("查询科目(l-语文、m-数学、e-英语、a-平均分、s-总分)\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%c", &sort_key);
			printf("正排名还是倒排名(0或任意负数为正排名、1或任意正数为倒排名)\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%d", &sort_manner);
			printf("第几名？\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%d", &i);
			rankSearch(L, sort_manner, sort_key, i, e);
			free(e);
			system("pause");
			break;
		}
		case 5:
		{
			printf("输入0则以默认方式统计[科目分数60及格、总分180分及格]，非0则为自定义统计\n");
			printf("INPUT：");
			int select;
			char comp_item[5][10] = { "语文", "数学", "英语", "平均分", "总分" };
			float comp_score[5] = { 60, 60, 60, 60, 180 };
			scanf("%d", &select);
			if (select == 0)
				statistic(L, comp_score);
			else
			{
				for (int i = 0; i < 5; i++)
				{
					printf("%s：", comp_item[i]);
					scanf("%f", &comp_score[i]);
				}
				statistic(L, comp_score);
			}
			system("pause");
			break;
		}
		case 0:
			return OK;
		default:
			printf("该按键未开发任何功能，请重新输入\n");
			break;
		}
	} while (TRUE);
}

之后在主函数的选择器case 1中调用这个函数即可。

步骤6

与步骤4同一思路，对代码稍加修改即可。
其中，学生信息修改系统的代码如下：

Status changeStuSystem(SqList* L)
{
	do
	{
		system("cls");
		changeMenu();
		int change_select;
		scanf("%d", &change_select);
		switch (change_select)
		{
		case 1:
		{
			if (addStudent(L))
				printf("添加成功！\n");
			else
				printf("添加失败！\n");
			system("pause");
			break;
		}
		case 2:
		{
			int student_id;
			printf("若学号不存在，则修改失败\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%d", &student_id);
			if (changeElem(L, student_id) != INFEASIBLE)
				printf("修改成功！\n");
			else
				printf("修改失败！\n");
			system("pause");
			break;
		}
		case 3:
		{
			int student_id;
			printf("若学号不存在，则删除失败\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%d", &student_id);
			deleteElem(L, student_id);
			system("pause");
			break;
		}
		case 4:
		{
			resetAll(L);
			system("pause");
			break;
		}
		case 0:
			return OK;
		default:
			printf("该按键未开发任何功能，请重新输入\n");
			break;
		}
	} while (TRUE);
}

保存文件的代码如下：

Status ioFileStuSystem(SqList* L)
{
	getchar();
	char is_yes;
	printf("请输入y或Y确认：");
	scanf("%c", &is_yes);
	if (is_yes == 'y' || is_yes == 'Y')
	{
		writeFile(config_bin.list_path, L, sizeof(SqList), 1);
		writeFile(config_bin.file_path, L->elem, sizeof(ElemType), L->length);

	}
	else
		return INFEASIBLE;
	system("pause");
	return OK;
}

系统设置的代码如下：

Status setSystem(SqList* L)
{
	do
	{
		system("cls");
		setMenu();
		int set_select;
		scanf("%d", &set_select);
		switch (set_select)
		{
		case 1:
		{
			char dir_path[] = ".\\SMSdir";
			createFolder(dir_path);
			char config_path[128];
			sprintf(config_path, "%s\\config.bin", dir_path);
			printf("\n学生信息表存储路径(默认是.\\SMSdir\\students.bin)：");
			scanf("%s", config_bin.file_path);
			writeFile(config_path, &config_bin, sizeof(SysConfig), 4);
			break;
		}
		case 2:
		{
			char dir_path[] = ".\\SMSdir";
			createFolder(dir_path);
			char config_path[128];
			sprintf(config_path, "%s\\config.bin", dir_path);
			printf("\n学生信息表备份路径(默认是.\\SMSdir\\students.bin.bak)：");
			scanf("%s", config_bin.backup_path);
			writeFile(config_path, &config_bin, sizeof(SysConfig), 4);
			break;
		}
		case 3:
		{
			char dir_path[] = ".\\SMSdir";
			createFolder(dir_path);
			char config_path[128];
			sprintf(config_path, "%s\\config.bin", dir_path);
			colorMenu();
			char color[4];
			printf("\n第一个表示背景色 第二个表示字体颜色 如06或者1A\n");
			printf("INPUT：");
			scanf("%s", color);
			sprintf(config_bin.sys_color, "color %s", color);
			writeFile(config_path, &config_bin, sizeof(SysConfig), 4);
			break;
		}
		case 4:
		{
			char dir_path[] = ".\\SMSdir";
			createFolder(dir_path);
			char config_path[128];
			sprintf(config_path, "%s\\config.bin", dir_path);
			printf("\n表格内核路径(默认是.\\SMSdir\\list_path.bin)：");
			scanf("%s", config_bin.list_path);
			writeFile(config_path, &config_bin, sizeof(SysConfig), 4);
			break;
		}
		case 0:
			return OK;
		default:
			printf("该按键未开发任何功能，请重新输入\n");
			break;
		}
	} while (TRUE);
}

步骤7

分别对应主函数的选择开关部署这些功能函数。
我们的代码到此貌似已经写完了，接下来就是调试程序。
编译——直接报错，我有点懵了，报错信息如下：

C4996 ‘scanf’: This function or variable may be unsafe. Consider using scanf_s instead. To disable deprecation, use _CRT_SECURE_NO_WARNINGS. See online help for details. StuMS E:\c_program\StuMS\StuMS\SMS_2022.cpp 44

看到这里，我算是想起来了，VS中使用scanf()函数会报错，scanf()在读取时不检查边界，所以可能会造成内存泄露，所以VS提供了scanf_s()来替代，但是这里我们这样应付它：

然后在最后一行，添加上一句?_CRT_SECURE_NO_WARNINGS。
接下来，再次编译，成功！
然后，运行一下，一切正常，输入0退出一下，惊愕的一幕出现了：程序卡住。
![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/eb7866b754b64f3685e8a1f7f58e1c9b.png?x-oss-process=image/watermark,type_d3F5LXplbmhlaQ,shadow_50,text_Q1NETiBA5Yid6KeB5bCP6I-cRw==,size_20,color_FFFFFF,t_70,g_se,x_16

啊这，咱也不知道为啥，调试一下吧，暂且先无断点调试！

错误：

读取某一位置时发生访问冲突

这是为啥呢？毕竟刚学完C语言没多久，第一次遭遇这个问题，思前想后的，猜测一波，访问冲突了，那该地址不会被其它程序使用了导致不可访问吧？那也不对啊，kernel.h头文件中，线性表初始化肯定没有问题的：

Status InitList(SqList* L)
{
	L->elem = (ElemType*)malloc(LIST_INIT_SIZE * sizeof(ElemType));
	if (!(L->elem))
		exit(OVERFLOWED);
	L->length = 0;
	L->list_size = LIST_INIT_SIZE;
	return OK;
}

假设，我们在初始化就分配内存空间失败了，那就导致后面使用student_list这个结构体变量也会直接报错。
而我们却是在选择器中输入0遭遇的，所以这段函数是没有问题的。
然后我们去掉InitList后的加载配置，添加两个学生，然后回到主菜单保存信息，信息保存成功了。
再次恢复原来的代码，运行，发现了这个问题：

不服气的我，再度运行了多次，结果我电脑上的卡巴斯基是这样提醒我的：

大约500多个感染对象，我寻思，这内存访问了不该访问的？挺吓人的C语言，危险之处体现的淋漓尽致。
回到正题，我分明做了存储操作的，为什么还是无法保存？存储的算法错了吗？之后我特地测试了一番存储和读取的算法，基本上是没有问题的。那么可能是这两句加载有问题了：

loadList(&student_list);
loadStu(&student_list);

思考一番，我在每一句前后写上这样一句：

printf("0x%p\n", student_list.elem);

代码如下：

InitList(&student_list);
printf("0x%p\n", student_list.elem);  // 初始化后、加载上一次保存的表信息前
loadList(&student_list);
printf("0x%p\n", student_list.elem);  // 加载上一次保存的表信息后、加载上一次的学生数据之前
loadStu(&student_list);
printf("0x%p\n", student_list.elem);  // 加载上一次的学生数据后

然后在do所在行打上一个断点，用于卡住结果，也防止清屏操作。

运行结果如下：

很神奇，student_list的地址居然发生了改变，简单三行，透露了巨大的信息。
第一个信息：验证我所说的初始化是正确的！
第二个信息：loadList(&student_list);这一行将导致分配的地址发生改变！
第三个信息：初始化的地址没有被释放，指针重新被指向了其他区域，这也难怪访问冲突了，访问了不该访问的。
随即进行逐语句调试追踪：
先打断点，然后逐语句进行，观察局部变量监视区

此时，我们的运行到这里：

按F11下一语句，将跳转到sysdoc.h中，内存地址未发生变化：

再按F11，跳转到readFile函数中：

下面这两语句并不影响：

FILE* fp;
fopen_s(&fp, path, "rb+");

我们直接越到fread()：

再度执行F11：
此时直接Shift+F11跳出该函数：

惊奇的发现，elem的地址发生改变了，而且其中很多数据项对应显示无法读取内存，那原因就很简单了。
我们的list_path.bin文件读取的是二进制流，通过数据流形式，上一次的结构体student_list将把elem（这里的elem并不会包括学生信息，它仅仅指向地址）、length、list_size存储到其中。
第二次打开后，通过数据流形式，本次的结构体student_list读取到上一次的结构体信息，没想到的是，连地址也读取进来了，而该地址是否有效完全是运气所然，几乎上是无效地址，不可访问的。
因此，我们需要为list_path.bin的读写单独写一下代码。

步骤8

之前的代码如下：

• 写入文件

writeFile(config_bin.list_path, L, sizeof(SqList), 1);

• 读取文件

readFile(config_bin.list_path, L, sizeof(SqList), 3)

修改的方法也很简单，那就是我们仅仅只需要存储length、list_size就可以了。

• 写入文件

FILE* fp;
fopen_s(&fp, config_bin.list_path, "w");
if (fp != NULL)
{
	fprintf(fp, "%d %d\n", L->length, L->list_size);
	fclose(fp);
	printf("保存成功\n");
}

• 读取文件

FILE* fp;
fopen_s(&fp, config_bin.list_path, "r+");
if (fp != 0)
{
	fscanf_s(fp, "%d %d\n", &(L->length), &(L->list_size));
	fclose(fp);
	return OK;
}
else
	return INFEASIBLE;

经过这样一番小折腾，成功解决了，运行效果如下：

基本上把所有功能都试了一个遍，暂时来看还算比较完美，文件备份这一块的功能我就不做了，毕竟它也只算是相似代码的重复劳动工作，意义不大，仅仅是为了加深对C学习的综合总结。