c - CLang-Tidy 警告 rand() 具有有限的随机性

Question

toZero = rand() % N;

这行代码给了我 Clang-Tidy：rand() 的随机性有限。为什么会出现这个警告？我该如何解决？

Answer 1

尽管rand()对于很多应用程序来说已经足够了（尤其是像 Park-Miller 和 Bays-Durham shuffle 这样的扩展），但一些代码检查工具将其等同于缩小版的魔鬼。

Clang-Tidy 警告您，它可能没有足够的随机性来满足您的需求。

Answer 2

是否可以向我发送一个代码片段，其中 Clang-Tidy 在使用时不会警告我rand()？

如果您坚持使用rand()，则必须禁用警告：

toZero = rand() % N; // NOLINT(cert-msc30-c, cert-msc50-cpp)

更好的选择是使用<random>库和函数。

一个例子：

#include <iostream>
#include <random>
#include <type_traits>

// A function to return a seeded random number generator.
inline std::mt19937& generator() {
    // the generator will only be seeded once (per thread) since it's static
    static thread_local std::mt19937 gen(std::random_device{}());
    return gen;
}

// A function to generate integers in the range [min, max]
template<typename T, std::enable_if_t<std::is_integral_v<T>>* = nullptr>
T my_rand(T min, T max) {
    std::uniform_int_distribution<T> dist(min, max);
    return dist(generator());
}

// A function to generate floats in the range [min, max)
template<typename T, std::enable_if_t<std::is_floating_point_v<T>>* = nullptr>
T my_rand(T min, T max) {
    std::uniform_real_distribution<T> dist(min, max);
    return dist(generator());
}

int main() {
    unsigned N = 100;
    std::cout << my_rand(0U, N - 1) << '\n'; // unsigned int:s instead of rand() % N
    std::cout << my_rand(-5., 5.) << '\n';   // double's
}

Answer 3

该函数rand()不是 C++ 函数，而是 C 函数。它来自 stdlib.h，并在 ISO/IEC 9899（C 编程语言）中定义。它不保证可移植的高随机性水平。有许多不同的实现可能，标准中没有适当的质量控制。rand() 的典型实现是：

static int next = (int) time();
int rand(void) {
    next = next * 1103515245 + 12345;
    return((unsigned)(next/65536) % 32768);
}

也就是说，大多数时候，rand()它是一个PRNG，根本不使用任何熵，除了 next 的初始值。

所以你应该使用的是 C++11 随机库。以下是它的工作原理：

#include <random>
std::default_random_engine generator;
std::uniform_int_distribution<int> distribution(1, 6);
auto dice = std::bind(distribution, generator);
int roll = dice();

演示：https ://pastebin.run/pzhw6s36g9mf

注意：生成一个分布函数， 该uniform_int_distribution<int>函数将从底层生成器中检索在给定范围之间均匀分布的数字。这很重要：模不是均匀分布函数。只是做类似int roll = 1 + nextInt() % 6的事情并不是均匀分布的。（感谢克里斯蒂安·胡杰）