C/C++隨機數產生 rand() srand()

隨機數包括偽隨機數和物理隨機數，我要說的是使用rand()和srand()產生偽隨機數，儘管是偽隨機，也能滿足大部分要求。

 

#include <stdlib.h>int rand(void);返回一個偽隨機數，範圍是0-RAND_MAX(儘管實現不同，但至少是32767)void srand(unsigned int seed);設定偽隨機數演算法的種子

 

瞭解隨機數的產生，需要從它內部工作原理說起。調用rand()返回的隨機數實際上是由一個演算法產生的，此演算法會產生一個無關聯的數字序列，它需要一個種子，根據種子產生相應的數字序列，即種子不同，產生的數字序列也不同。srand()就是用來設定演算法種子的。

換一種說法，在你設定種子之時，隨機數演算法就把數字隊列安排好了，每次調用rand()，就好比從序列中pop一個數出來。

如果在調用rand()之前未設定種子，種子預設值是1，建議設定種子，相對安全

 

寫了一個demo看看這兩個函數的用法：

test1未設定種子，預設值是1
test2設定種子值為2
test3使用時間設定種子

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <sys/time.h>int main() {    printf("test1: ");    for (int i = 0; i < 10; ++i) {        printf("%10d ", rand());    }       printf("\n");    printf("test2: ");    srand(2);    for (int i = 0; i < 10; ++i) {        printf("%10d ", rand());    }       printf("\n");    printf("test3: ");    struct timeval tv;     gettimeofday(&tv, NULL);    srand(tv.tv_sec + tv.tv_usec);    for (int i = 0; i < 10; ++i) {        printf("%10d ", rand());    }       printf("\n");    return 0;}

 

連續運行幾次的結果如下：

# ./test test1: 1804289383  846930886 1681692777 1714636915 1957747793  424238335  719885386 1649760492  596516649 1189641421 test2: 1505335290 1738766719  190686788  260874575  747983061  906156498 1502820864  142559277 1261608745 1380759627 test3: 1294573710 1359064005 1136018278  345608164 1963479234  965970445 1138858783  647030683 1547009306 2018312512 # ./test test1: 1804289383  846930886 1681692777 1714636915 1957747793  424238335  719885386 1649760492  596516649 1189641421 test2: 1505335290 1738766719  190686788  260874575  747983061  906156498 1502820864  142559277 1261608745 1380759627 test3: 1363208023 1758248775 1516950100 1372540572  324153599 1376932489  538519276  357621213  736010851 2085413972 # ./test test1: 1804289383  846930886 1681692777 1714636915 1957747793  424238335  719885386 1649760492  596516649 1189641421 test2: 1505335290 1738766719  190686788  260874575  747983061  906156498 1502820864  142559277 1261608745 1380759627 test3:  502196104  670340090 1579443138 1827056995 1871508517 1380041528  259014547 1145964334 1044434661 2069585472

可以發現，幾次運行結果之間，對應的前兩個數字序列是相同的，這是因為使用了相同的種子，而test3每次使用不同的種子，其產生的數字序列也不同。

所以想要使得偽隨機數更像物理隨機數，設定不同的種子是個好辦法，常見的一種方式是使用目前時間，srand(time(NULL))

 

假如有這樣一個需求，在較短時間內產生多個隨機字串，那麼我更推薦你使用gettimeofday()擷取時間，然後將tv_sec和tv_usec相加作為種子，tv_usec是微妙層級，保證毫秒級的不同時間是無壓力的

//random charvoid random_chars(char *buf, uint32_t len) {    if (!buf || len == 0) {        return;    }       struct timeval tv;     gettimeofday(&tv, NULL);    srand(tv.tv_sec + tv.tv_usec);    char src[] = "0123456789abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";    uint32_t cnt = 36;     for (int32_t i = 0; i < len; ++i) {        buf[i] = src[rand() % 36];    }   }