分析 C++ rand()

Question

我正在尝试预测由C++ rand()函数生成的数字。这是代码的链接，它可能使用：单击

这是我模拟rand() 的代码：

#include <iostream>
#include <cstdlib>
#include <ctime>

using namespace std;

int main() {
        srand(time(0));
        unsigned a = rand();
        unsigned b = rand();
        cout << (a * 1103515245U + 12345U) % 0x7fffffffU << '\n';
        cout << b << '\n'; // they should match, right? But they don't...
        return 0;
}

为什么我的值与b不匹配？

Answer 1

如果TYPE_0选择了生成器，glibc 仅使用旧的线性同余生成器，如您在链接的代码中所见。（默认情况下，它使用TYPE_3generator。）这是 RNG 缓冲区大小为 8 字节的唯一情况。您可以使用以下命令强制执行旧行为initstate：

char state[8];
initstate(time(0), state, 8);

unsigned a = rand();
unsigned b = rand();
cout << (a * 1103515245u + 12345u) % 0x7fffffffu << '\n';

然后你经常得到相同的数字，当你没有时，它只会被抵消一个。粗略一看，我还没有能够准确地弄清楚为什么会发生这种差异（稍后可能会编辑），但我怀疑进行一些恶作剧。

编辑：好的，我想通了。glibcrand内部使用有符号算术，它使用&而不是%模数。如果(a * 1103515245 + 12345)变为负数，这将产生一位差异。如果你写

int a = rand();
int b = rand();

cout << (a * 1103515245 + 12345) & 0x7fffffff << '\n';

那么你总是得到相同的结果。嗯，真的a而且b应该是int32_t为了最大的便携性，但我怀疑这不是问题。因为无论如何，库的内部结构和可移植性是一种失败的原因。