【C】揭秘rand()函數；

　　相信只要是程序猿都會知道rand()函數是用來取隨機數的一個庫函數，但是它出的結果真的是一組隨機數嗎？我們來看看這段代碼運行的結果：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
    int j;
    for(j=0;j<5;j++)
    {
        printf("rand():%d\n",rand());
    }    
}

linux下gcc每次運行結果如下：

windows vc6.0每次運行結果如下：（本人windows系統為64位機）

（由於編譯器的不同，可能顯示的結果也不同吧！）

rand()函數不是隨機的嗎？怎么每次運行的結果都是一樣的？其實計算機也不像人們想象的那么智能，它也是按照人們的思想來隨機出數的。本人在linux下查找頭文件沒有找到rand()函數的定義，上網查了一下也沒找到，說是被封裝到庫中了。若是有大牛們看到這篇文章，請幫幫小弟解決心中的疑問吧！

那么如何用rand()函數獲取你想要的取值范圍呢？其實rand()函數的取值范圍在0~RAND_MAX之間；

那么什么是RAND_MAX呢？

linux下的RAND_MAX值為2147483647（二進制32位）

windows下的RAND_MAX值為32767（二進制16位）

由此可見RAND_MAX是根據編譯器對int型分配的空間而定的；這種說法應該也是錯的，因為我在windows下的vc中打印sizeof(int)的值之后竟然顯示4，也就是說int在vc中的存儲空間應該是32位，所以我認為是vc編譯器對rand()函數的定義做了修改，使RAND_MAX的值更小，方便了開發者的取值；（下面會介紹為什么編譯器這樣做）

我們知道了rand()函數的取值范圍后，如何取得你想要的數值范圍呢？我們取0~10的值好了。正常的思路如下，10*rand()/(RAND_MAX+1)+1(用10乘以rand()取得的隨機數，然后除以RAND_MAX，再加1)，應該是這樣的了。代碼如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
    int i;
    for(i=0;i<3;i++)
    {
    　　d=rand();
        c=1 + (10*d/(RAND_MAX));
        printf("1 + (10*rand()/(RAND_MAX+1)):%d\n",c);
    }
    
}

運行結果如下：

好像也達到我們的效果了。但是如果把這段代碼放到linux下用gcc編譯又是什么樣的結果呢？

同樣的代碼，我們來看看結果

這是怎么回事？為什么同樣的代碼，到了另一個編譯器后就不一樣了？

還記得我們剛才分別在這兩個編譯器中求的RAND_MAX的值嗎？對，vc中是32767，而gcc中是2147483647。這時候你該問了跟這個有關系嗎？我可以十分肯定的告訴你，相當的有關系。我們來寫個小程序驗證我的猜想吧！代碼如下：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
    int i,a,d;
    for(i=0;i<5;i++)
    {
        d=rand();        
        a=d*10;
        printf("%d",sizeof(int));
        printf("rand()*10:%d\n",a);
    }    
}

運行結果如下：

你看出有什么不一樣了嗎？對，這就是vc為什么對rand()函數的RAND_MAX的值進行修改了。在gcc中rand()的取值范圍是0~32位的二進制數，如果拿這個隨機數乘以10的話，很可能會發生數值溢出，也就是說gcc中int的值最大就取到2147483647，如果乘以10的話，只能接着往后排列了，-2147483647、-2147483646、-2147483645········一直到取得的那個值。所以會得到一些負數。

到了這里我想你應該知道解決的辦法了吧~！沒錯，就是用一個double類型的數來接收rand()*10，我們沒辦法改變RAND_MAX的值，我們可以用更大的數來表示rand()*10。

這下應該可以了吧，我們修改一下代碼看看效果：

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
    int i,a,d;
    for(i=0;i<5;i++)
    {      
        printf("(int)(10.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)):%d\n",1+(int)(10.0*d/(RAND_MAX+1.0)));
    }    
}

運行結果如下：

對，這就是我們想要的結果了！

PS——函數會隨着編譯器的不同而效果不同，但是它終究逃不過開發者的眼睛，注意細節。

 

附加：

取0-1之間的浮點型值：

#include <stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>

int main(void)
{ 
    int i;
    float a;
    srand((unsigned)time(NULL));
    for(i=0;i<10;i++)
    {
        printf("%.1f\n",rand()/(RAND_MAX+0.1));
    }
}    

srand()函數是設置隨機數的種子，由前面的推論可知rand()函數只是一個偽隨機函數，srand()函數就是為rand()函數設置種子；time()函數是獲取當前的時間，因此第九行代碼就是為rand()函數設置一個根據系統時間變化的隨機種子，這樣代碼在每次運行的時候的結果都不會一樣了！