【C】揭秘rand()函数；

原文地址：http://www.cnblogs.com/ngnetboy/archive/2012/11/23/2784078.html

相信只要是程序猿都会知道rand()函数是用来取随机数的一个库函数，但是它出的结果真的是一组随机数吗？我们来看看这段代码运行的结果：

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 int main(void)
 4 {
 5     int j;
 6     for(j=0;j<5;j++)
 7     {
 8         printf("rand():%d\n",rand());
 9     }
10 }

linux下gcc每次运行结果如下：

windows vc6.0每次运行结果如下：（本人windows系统为64位机）

（由于编译器的不同，可能显示的结果也不同吧！）

rand()函数不是随机的吗？怎么每次运行的结果都是一样的？其实计算机也不像人们想象的那么智能，它也是按照人们的思想来随机出数的。本人在linux下查找头文件没有找到rand()函数的定义，上网查了一下也没找到，说是被封装到库中了。若是有大牛们看到这篇文章，请帮帮小弟解决心中的疑问吧！

那么如何用rand()函数获取你想要的取值范围呢？其实rand()函数的取值范围在0~RAND_MAX之间；

那么什么是RAND_MAX呢？

linux下的RAND_MAX值为2147483647（二进制32位）

windows下的RAND_MAX值为32767（二进制16位）

由此可见RAND_MAX是根据编译器对int型分配的空间而定的；这种说法应该也是错的，因为我在windows下的vc中打印sizeof(int)的值之后竟然显示4，也就是说int在vc中的存储空间应该是32位，所以我认为是vc编译器对rand()函数的定义做了修改，使RAND_MAX的值更小，方便了开发者的取值；（下面会介绍为什么编译器这样做）

我们知道了rand()函数的取值范围后，如何取得你想要的数值范围呢？我们取0~10的值好了。正常的思路如下，10*rand()/(RAND_MAX+1)+1(用10乘以rand()取得的随机数，然后除以RAND_MAX，再加1)，应该是这样的了。代码如下：

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 int main(void)
 4 {
 5     int i;
 6     for(i=0;i<3;i++)
 7     {
 8     　　d=rand();
 9         c=1 + (10*d/(RAND_MAX));
10         printf("1 + (10*rand()/(RAND_MAX+1)):%d\n",c);
11     }
12
13 }

运行结果如下：

好像也达到我们的效果了。但是如果把这段代码放到linux下用gcc编译又是什么样的结果呢？

同样的代码，我们来看看结果

这是怎么回事？为什么同样的代码，到了另一个编译器后就不一样了？

还记得我们刚才分别在这两个编译器中求的RAND_MAX的值吗？对，vc中是32767，而gcc中是2147483647。这时候你该问了跟这个有关系吗？我可以十分肯定的告诉你，相当的有关系。我们来写个小程序验证我的猜想吧！代码如下：

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 int main(void)
 4 {
 5     int i,a,d;
 6     for(i=0;i<5;i++)
 7     {
 8         d=rand();
 9         a=d*10;
10         printf("%d",sizeof(int));
11         printf("rand()*10:%d\n",a);
12     }
13 }

运行结果如下：

你看出有什么不一样了吗？对，这就是vc为什么对rand()函数的RAND_MAX的值进行修改了。在gcc中rand()的取值范围是0~32位的二进制数，如果拿这个随机数乘以10的话，很可能会发生数值溢出，也就是说gcc中int的值最大就取到2147483647，如果乘以10的话，只能接着往后排列了，-2147483647、-2147483646、-2147483645········一直到取得的那个值。所以会得到一些负数。

到了这里我想你应该知道解决的办法了吧~！没错，就是用一个double类型的数来接收rand()*10，我们没办法改变RAND_MAX的值，我们可以用更大的数来表示rand()*10。

这下应该可以了吧，我们修改一下代码看看效果：

 1 #include<stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 int main(void)
 4 {
 5     int i,a,d;
 6     for(i=0;i<5;i++)
 7     {
 8         printf("(int)(10.0*rand()/(RAND_MAX+1.0)):%d\n",1+(int)(10.0*d/(RAND_MAX+1.0)));
 9     }
10 }

运行结果如下：

对，这就是我们想要的结果了！

PS——函数会随着编译器的不同而效果不同，但是它终究逃不过开发者的眼睛，注意细节。

附加：

取0-1之间的浮点型值：

 1 #include <stdio.h>
 2 #include<stdlib.h>
 3 #include<time.h>
 4
 5 int main(void)
 6 {
 7     int i;
 8     float a;
 9     srand((unsigned)time(NULL));
10     for(i=0;i<10;i++)
11     {
12         printf("%.1f\n",rand()/(RAND_MAX+0.1));
13     }
14 }    

srand()函数是设置随机数的种子，由前面的推论可知rand()函数只是一个伪随机函数，srand()函数就是为rand()函数设置种子；time()函数是获取当前的时间，因此第九行代码就是为rand()函数设置一个根据系统时间变化的随机种子，这样代码在每次运行的时候的结果都不会一样了！