图书管理系统 (C Book Library)
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本项目是一个基于纯 C 语言（C99 标准）实现的命令行交互式图书管理系统。项目旨在通过无第三方依赖的原生实现，展示文件 I/O、纯 C 加密算法、动态数据处理以及控制台交互设计等核心基础能力。
1. 技术栈与运行环境
🛠 技术栈
- 核心编程语言: 纯 C 语言 (基于 C99 标准)，全程无任何第三方库依赖。
- 数据持久化: 原生文件 I/O，采用格式化纯文本（
txt）实现本地数据存储与解析。 - 安全加密: 纯 C 手写实现的 SHA-256 哈希算法，用于用户密码的安全加密与校验。
- 构建工具: xmake (现代化、跨平台的 C/C++ 构建工具)。
- 用户界面: 命令行终端界面 (CLI)，支持对齐的表格化视图输出与动态菜单路由。
💻 运行环境
- 操作系统: Windows (兼容 Linux/macOS)
- 编译器: 支持 GCC (>= 8.1.0) / Clang / MSVC 等主流编译器
- 语言标准: C99
2. 系统功能模块与演示
系统主要分为管理员端与用户端，提供以下核心功能。(注：以下演示图片需在实际运行后截图并放置于 assets/ 目录下)
🔐 认证与权限 (Auth)
- 管理员登录：通过预配置（
config.h）密码比对登录。 - 用户注册：自动生成唯一的11位数字ID，强制要求包含字母与数字的混合密码（纯C实现 SHA-256 哈希加密存储）。
- 用户登录：账号与密码验证。
欢迎使用图书管理系统
请选择登录方式：
1. 管理员登录
2. 用户登录
3. 用户注册
0. 退出系统
请输入选项：3
--- 用户注册 ---
请输入姓名: 张三
请输入性别(男/女): 男
请输入年龄: 25
请输入联系方式(电话): 13800138000
请输入住址: 北京市朝阳区
请设置您的密码 (长度 >= 6, 必须同时包含字母和数字): ********
注册成功！
您的用户ID为: 13800138000 (请妥善保管，登录时需要使用)
📚 图书管理 (Book) - 管理员权限
- 添加图书：录入书名、作者、出版社、日期、价格、库存（附带非负整数校验）、分类等，自动生成图书ID（BXXXXXX）。
- 删除图书：根据图书ID删除记录。
- 查询图书：
- 支持按添加时间倒序展示默认列表（表格化输出并对齐）。
- 支持按图书ID精确查询。
- 支持按书名/作者关键字模糊查询。
- 支持按分类等字段组合过滤查询。
=== 管理员菜单 ===
1. 添加图书
2. 删除图书
3. 查询图书
4. 查看所有借阅记录
5. 查询用户信息
0. 退出登录
请输入选项：3
--- 查询图书 ---
请选择查询方式：
1. 按图书ID精确查询
2. 按书名或作者模糊查询
3. 按分类过滤查询
4. 默认查询(按添加时间倒序)
请输入选项(直接回车默认4):
查询到 1 条结果:
图书ID | 书名 | 作者 | 出版社 | 出版日期 | 价格 | 库存 | 分类
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
B000001 | C程序设计语言 | K&R | 机械工业出版社 | 2004-01-01 | 35.00 | 10 | 计算机科学
🔄 借阅管理 (Borrow)
- 借阅图书 (用户)：检查库存与个人借阅上限（最多3本），借阅成功后库存减一，记录借阅时间与归还截止日期（默认+14天）。
- 归还图书 (用户)：归还图书，恢复库存，重置借阅状态。
- 查看个人记录 (用户)：表格化展示当前用户的所有借阅历史及书籍详情。
- 查看所有记录 (管理员)：
- 默认按借阅时间倒序查看所有用户的借阅行为。
- 逾期追踪：支持按逾期天数倒序查询仅状态为
overdue的记录，方便管理员催还。
--- 查看所有借阅记录 ---
1. 默认查询(按借阅时间倒序)
2. 按逾期天数倒序查询
请输入选项(直接回车默认1):
共有 1 条记录：
记录ID | 账号ID | 借阅人姓名 | 书名(图书ID) | 借阅日期 | 归还截止 | 状态 | 逾期天数
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
R13800138000B00000120260326123456 | 13800138000 | 张三 | C程序设计语言(B000001) | 2026-03-26 | 2026-04-09 | borrowed | 0
📝 系统日志 (Log)
- 记录系统内关键操作（如：用户登录/注册、管理员增删图书等），追加至独立的
logs/system.log文件。
[2026-03-26 10:00:00] [INFO] [Admin] Admin logged in
[2026-03-26 10:05:00] [INFO] [Admin] Admin added book: B000001
[2026-03-26 10:10:00] [INFO] [13800138000] New user registered: 13800138000 (张三)
[2026-03-26 10:15:00] [INFO] [13800138000] User logged in
[2026-03-26 10:20:00] [INFO] [13800138000] Borrowed book B000001
3. 代码目录与文件结构
c-book-library/
├── build/ # xmake 自动生成的编译产物及运行目录
├── config/
│ └── config.h # 系统全局配置文件（存储路径宏、默认密码等）
├── data/ # 本地持久化数据存放目录（按需自动创建）
│ ├── books.txt # 图书信息存储
│ ├── borrow_records.txt # 借阅流水记录
│ └── users.txt # 用户账号与密码哈希存储
├── include/ # 头文件声明目录
│ ├── auth.h # 认证与加密接口
│ ├── book.h # 图书结构与业务接口
│ ├── borrow.h # 借阅记录结构与业务接口
│ ├── log.h # 日志写入接口
│ └── user.h # 用户结构与查询接口
├── logs/ # 系统运行日志存放目录（按需自动创建）
│ └── system.log # 操作日志追加记录文件
├── src/ # 源代码实现目录
│ ├── auth.c # SHA-256 算法及登录注册逻辑实现
│ ├── book.c # 图书增删改查实现
│ ├── borrow.c # 借阅、归还及逾期状态结算实现
│ ├── log.c # 日志时间格式化与写入实现
│ ├── main.c # 程序主入口、菜单路由与安全交互实现
│ └── user.c # 用户信息读取实现
└── xmake.lua # xmake 项目构建描述文件
4. 核心功能代码解释与流程图
4.1 纯 C 实现的 SHA-256 与用户认证
为遵守不使用任何第三方依赖的要求，项目在 src/auth.c 中从零实现了标准的 SHA-256 算法（涉及位移、填充和 64 次迭代轮计算）。在用户注册时，不会存储明文密码，而是存储经过计算的 64 位十六进制哈希值。
sequenceDiagram
participant User
participant System
participant File(users.txt)
User->>System: 1. 输入混合密码 (如: abc1234)
System->>System: 2. 校验长度>=6，且含字母和数字
alt 校验失败
System-->>User: 提示密码格式不符
else 校验成功
System->>System: 3. 随机生成 11 位数字 ID
System->>System: 4. 调用 sha256() 计算密码哈希
System->>File(users.txt): 5. 追加写入: ID,Hash,user
System-->>User: 注册成功，返回用户ID
end
4.2 借阅管理与自动逾期结算
借阅记录使用追加方式写入 borrow_records.txt。为了保持数据的一致性和实效性，系统在每次启动（main.c 运行）时，会自动触发 borrow_update_overdue_status 函数。
该函数会扫描所有状态非 returned 的记录，利用 <time.h> 提取归还截止时间并与当前时间戳比对。如果发现跨过了截止日的午夜（23:59:59），则将状态更新为 overdue 并重新计算具体的逾期天数覆写回文件。
graph TD
A[系统启动] --> B[调用 init_system 创建目录]
B --> C[调用 borrow_update_overdue_status]
C --> D[逐行读取 borrow_records.txt]
D --> E{状态是否为 returned?}
E -- 是 --> F[跳过不处理]
E -- 否 --> G[提取 due_date 并转换为时间戳]
G --> H{当前时间 > due_date 23:59:59?}
H -- 否 --> F
H -- 是 --> I[计算逾期天数]
I --> J[更新结构体状态为 overdue]
J --> K[将更新后的全量数据覆写回文件]
5. 编译打包与启动指导
项目统一采用 xmake 进行构建和依赖管理，同时兼顾了控制台的字符集编码（全流程统一使用 GBK 编码防止 Windows 终端中文乱码）。
5.1 安装 Xmake (Windows)
在 PowerShell 中以管理员身份运行以下命令：
Invoke-Expression (Invoke-Webrequest 'https://xmake.io/psget.text' -UseBasicParsing).Content
5.2 编译与打包
方式一：使用 xmake 编译（推荐）
在项目根目录（c-book-library）下打开终端，执行：
xmake build
执行完毕后，xmake 会根据你的系统平台（如 Windows x64）在 build\windows\x64\release 或相应架构文件夹下生成 book_manager.exe。
方式二：使用 GCC / MinGW 编译
如果你使用 GCC（如 MinGW-w64）进行手动编译，请在项目根目录下执行以下命令：
Windows (MinGW-w64)
gcc -o book_manager.exe `
-I include -I config `
src/main.c src/auth.c src/book.c src/borrow.c src/log.c src/user.c `
-D _CRT_SECURE_NO_WARNINGS -D _WIN32 `
-Wall -Wextra -std=c99
Linux / macOS
gcc -o book_manager \
-I include -I config \
src/main.c src/auth.c src/book.c src/borrow.c src/log.c src/user.c \
-Wall -Wextra -std=c99
5.3 运行项目
推荐直接使用 xmake 提供的快捷运行指令（它会自动为你设定好运行路径和环境变量）：
xmake run
注：系统首次启动时会自动在工作目录下创建 data 与 logs 文件夹。
6. 其他必要信息与默认配置
- 管理员账号与密码：
- 用户名：直接在菜单选择“管理员登录”
- 密码：
123456（此默认密码定义在config/config.h的ADMIN_DEFAULT_PASSWORD宏中，修改后需重新编译生效）。
- 预置测试数据：
- 项目已在构建目录预置了部分经典书籍和测试账号（如 ID
13800138000，密码123456a），可以直接登录体验。
- 项目已在构建目录预置了部分经典书籍和测试账号（如 ID
- 关于编译警告：
xmake.lua中已经通过宏_CRT_SECURE_NO_WARNINGS和/W4级别适配了 MSVC 的安全检查，确保项目能够在最为严格的编译器参数下达成 “零警告、零错误”。
