((float)rand()/(float)的含义((1 << 31) - 1))

Question

我正在尝试理解一个包含.h文件的C程序

#define random                  ((float) rand() / (float)((1 << 31) - 1))

C程序还包括<math.h>.

我的猜测是,这只是在区间[0,1]上从均匀分布产生一个随机数; 它是否正确？

Answer 1

表面上是肯定的.但这在两个主要方面是错误的:

1. 请RAND_MAX改用.这就是它的用途.它可能比小得多1 << 31 - 1.

2. 1 << 31将在32位或更低的平台上给你未定义的行为,这是非常常见的.不要那样做! int

请注意,如果您不想恢复值1(通常就是这种情况),那么请使用RAND_MAX + 1.0分母.1.0浮动点的力评估:如果你写的话,你冒着溢出整数类型的风险RAND_MAX + 1.

Answer 2

该rand函数返回0到0之间的值RAND_MAX.该程序假设RAND_MAX是2 ^ 31 - 1并且将结果除以该数字.

所以是的,如果上面的假设是真的,那么这个宏给出了一个来自[0,1]的数字.它不是一个统一的随机分布,而是一个"伪随机"值.

至少那是它应该做的.此表达式(1 << 31)调用未定义的行为(假设int为32位或更小),因为常量1具有类型int,左移31,使其超出范围int.实际上,如果使用了两个补码表示,一些编译器将允许这种转换,然后随后-1将它放回范围内,但这不能依赖.

通过使用可以避免这种未定义的行为(1U << 31),这使得常量1具有类型,unsigned int以便将其移动到范围内.更好的选择是忘记移位和减去并使用0x7fffffff.

但为了最大程度的可移植性,它应该定义如下:

#define random ((float)rand() / RAND_MAX)

但仍然存在问题.A float通常具有23位尾数.如果rand返回32位值,则无法获得良好的数字分布.更好的使用double,有52位尾数:

#define random ((double)rand() / RAND_MAX)