C語言實戰：基於鏈表與 XOR 加密的通訊錄管理系統 (含文件持久化)

專案概覽

Contact++ v0.2 - 控制台通訊錄管理系統，核心特性：

• 鏈表動態管理聯繫人 (插入、刪除、查找、修改、遍歷、排序)
• XOR 對稱加密持久化存儲 (文件 contact.ctt)
• 臨時文件機制確保寫入原子性
• 模塊化代碼結構，支援擴展

數據結構設計

#define C_NAME_SIZE 10
#define C_SEX_SIZE 3
#define C_AGE_SIZE 5
#define C_PHONE_SIZE 12
#define C_QQ_SIZE 12
#define C_PROVINCE_SIZE 20
#define C_CITY_SIZE 20
#define C_COMMENT_SIZE 100

struct Contact {
    char c_name[C_NAME_SIZE];
    char c_sex[C_SEX_SIZE];
    char c_age[C_AGE_SIZE];
    char c_phone[C_PHONE_SIZE];
    char c_qq[C_QQ_SIZE];
    char c_province[C_PROVINCE_SIZE];
    char c_city[C_CITY_SIZE];
    char c_comment[C_COMMENT_SIZE];
    struct Contact *next; // 單鏈表指標
};

struct Contact *head = NULL, *last = NULL;

核心功能實現

1. XOR 加密/解密 (對稱、流式、原地可行)

#define KEY 'x' // 密鑰字符

// 加密/解密同一函數：c ^ KEY ^ KEY = c
void xor_crypt(FILE *in, FILE *out) {
    int ch;
    while ((ch = fgetc(in)) != EOF) {
        fputc(ch ^ KEY, out);
    }
}

// 讀取並解密到鏈表
void getInfo() {
    FILE *sfp = fopen("contact.ctt", "rb");
    FILE *tfp = fopen("tmp.ctt", "wb"); // 臨時明文文件
    xor_crypt(sfp, tfp); // 解密寫入臨時文件
    fclose(sfp); fclose(tfp);

    // 從臨時文件讀取構建鏈表
    tfp = fopen("tmp.ctt", "rb");
    while (!feof(tfp)) {
        struct Contact *node = malloc(sizeof(struct Contact));
        fread(node, sizeof(struct Contact), 1, tfp);
        // 插入鏈表尾部...
    }
    fclose(tfp);
    remove("tmp.ctt"); // 刪除明文臨時文件
}

// 加密保存鏈表
void saveRecords() {
    FILE *tfp = fopen("tmp.ctt", "wb");
    struct Contact *p = head;
    while (p) {
        fwrite(p, sizeof(struct Contact), 1, tfp);
        p = p->next;
    }
    fclose(tfp);

    // 加密寫入正式文件
    tfp = fopen("tmp.ctt", "rb");
    FILE *fp = fopen("contact.ctt", "wb");
    xor_crypt(tfp, fp);
    fclose(tfp); fclose(fp);
    remove("tmp.ctt");
}

安全性註記：XOR 單字節密鑰極弱，僅防誤讀/輕度混淆。生產環境必須用 AES-GCM、ChaCha20-Poly1305 等認證加密。

2. 鏈表操作核心

// 尾插法插入節點
struct Contact* linkNode(struct Contact *node, struct Contact *top) {
    if (!top) return node; // 空表
    struct Contact *p = top;
    while (p->next) p = p->next;
    p->next = node;
    node->next = NULL;
    return top;
}

// 按姓名查找 (返回前驅節點便於刪除)
struct Contact* find(char *name) {
    struct Contact *p = head, *prev = NULL;
    while (p) {
        if (strcmp(p->c_name, name) == 0) return prev;
        prev = p; p = p->next;
    }
    return NULL;
}

// 刪除節點
void delRecord() {
    char name[C_NAME_SIZE];
    printf("輸入要刪除的姓名："); scanf("%s", name);
    struct Contact *prev = find(name);
    if (!prev) { puts("未找到"); return; }
    struct Contact *del = prev ? prev->next : head;
    if (prev) prev->next = del->next;
    else head = del->next;
    free(del);
    saveRecords(); // 即時持久化
}

3. 輸入工具函數 (防緩衝區溢出)

void inputs(char *prompt, char *buf, int maxlen) {
    printf("%s", prompt);
    fgets(buf, maxlen, stdin);
    buf[strcspn(buf, "\n")] = 0; // 去除換行符
}

菜單驅動主程序

int selectMenu() {
    int c;
    printf("\n1.添加 2.刪除 3.查找 4.修改 5.顯示全部 6.關於 7.保存 0.退出\n選擇：");
    scanf("%d", &c); getchar(); // 吸收換行
    return c;
}

int main() {
    getInfo(); // 啟動時載入
    while (1) {
        switch (selectMenu()) {
            case 1: insRecord(); break;
            case 2: delRecord(); break;
            case 3: seaRecord(); break;
            case 4: editRecord(); break;
            case 5: disRecords(); break;
            case 6: about(); break;
            case 7: saveRecords(); break;
            case 0: return 0;
        }
    }
}

代碼亮點與不足分析

改進路線圖

1. 加密升級：引入 libsodium 或 OpenSSL，使用 crypto_secretbox (XChaCha20-Poly1305) + 隨機 nonce + 金鑰派生 (Argon2id)。
2. 數據結構優化：雙向鏈表/跳表/哈希表加速查找；動態字符串 (char* + len/cap) 替換固定數組。
3. 持久化優化：SQLite (WAL 模式) 支援增量更新、事務、並發；或 MessagePack/Protocol Buffers 二進制序列化。
4. 架構重構：封裝為 ContactBook 結構體，API 形式：cb_add(ContactBook*, Contact*)，支援多實例、線程安全 (鎖/無鎖)。
5. 介面升級：ncurses TUI / Qt GUI / Web API (CGI/FastCGI/嵌入式 HTTP 服務器)。

編譯與運行

gcc contact.c -o contact -Wall -Wextra
./contact
# 首次運行 contact.ctt 不存在，會創建空文件

Windows 下需鏈接 -lws2_32 (若用網絡功能) 或直接用 MSVC 編譯。