【Linux】【开发】Linux环境下如何在代码中产生随机数

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用户态

rand和srand函数

• 使用标准库stdlib.h中的rand()函数（ISO C标准函数）， 其返回的随机数范围为：[0…RAND_MAX]。其函数原型为：

   #include 
   int rand(void);
   void srand(unsigned int seed);
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• 如果未显式调用 srand，则相当于 srand(1)，一个简单示例如下：

#include 
#include 

int main(void)
{
    printf("Random number is:  %d ", rand());
    return 0;
}
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• 为了增加随机性，可显式调用srand函数：

#include 
#include 
#include 

int main () {
   int i, n;
   time_t t;
   
   n = 5;
   
   /* Intializes random number generator */
   srand((unsigned) time(&t));

   /* Print 5 random numbers from 0 to 50 */
   for( i = 0 ; i < n ; i++ ) {
      printf("%d\n", rand() % 50);
   }
   
   return(0);
}
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• 也可以利用rand生成随机浮点数，一个例子如下：

#include 
#include 
#include 

int main(int argc, char *argv[])
{
    srand((unsigned int)time(NULL));

    float a = 5.0;
    for (int i=0;i<20;i++)
        printf("%f\n", ((float)rand()/(float)(RAND_MAX)) * a);
    return 0;
}
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• 值得一提的是rand不是线程安全的函数，替代品rand_r是线程安全的。

random函数和srandom函数

• 这两个函数对应于rand和srand两个函数，但却是线程安全的函数。

#include 
long random(void);
void srandom(unsigned seed);
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rand_r函数

• rand_r()是POSIX.1扩展了C标准的函数，其返回范围为[0，RAND_MAX]的伪随机整数。 seed参数是一个指向无符号int的指针，该int用于存储两次调用之间的状态。该函数是线程安全的函数。

#include 
int rand_r (unsigned int *seed)；
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/dev/random或/dev/urandom文件

• /dev/random或/dev/urandom文件是 Linux 上的字符设备文件；
• /dev/urandom 是伪随机数生成器pseudo random number generator（PRND），而 /dev/random 是“真”随机数生成器。
• /dev/random可能会阻塞，/dev/urandom才是类 Unix 操作系统下推荐的加密种子。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
  
#define RANDPATH "/dev/random"
  
int main()
{
    int fp, ret;
    unsigned int rand;
  
    // Open as read only
    fp = open(RANDPATH, O_RDONLY);
    if(fp < 0){
        fprintf(stderr, "Could not open -%s- for reading.\n",RANDPATH);
        return -1;
    }
  
    ret = read(fp, &rand, sizeof(rand));
        if(ret < 0){
                fprintf(stderr, "Could not read from -%s-.\n",RANDPATH);
                close(fp);
                return ret;
        }
  
    fprintf(stdout, "Random value: %u\n", rand % 10); // Range from 0 to 10
    close(fp);  
    return 0;
}
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getrandom函数

• 本质上是从/dev/random或/dev/urandom文件中获取，对应一个系统调用， 在linux kernel 3.17中引入。
• 函数原型：

   #include 、
   ssize_t getrandom(void buf[buflen], size_t buflen, unsigned int flags);
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内核态

• get_random_bytes 是 Linux 内核中的一个函数，它用于生成随机字节序列的系统调用。以下是该函数的原型：

#  `buf`：指向要填充随机字节的缓冲区的指针。
#  `nbytes`：要生成的随机字节数。
void  get_random_bytes(void  *buf, int nbytes);
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参考资料

• 关于 /dev/urandom 的流言终结

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