1. 使用 `rand()` 和 `srand()`
- 库: `<stdlib.h>` 或 `<cstdlib>`
- 特点: 伪随机数生成器，简单易用。
- 示例:
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {
srand(time(NULL)); // 初始化随机数生成器
int random_number = rand() % 100; // 生成 0 到 99 之间的随机数
printf("Random number: %d\n", random_number);
return 0;
}
2. 使用 `<random>` 库
- 库: `<random>`
- 特点: 提供了多种随机数生成器和分布。
- 示例:
#include <random>
#include <iostream>
int main() {
std::random_device rd; // 真随机数生成器
std::mt19937 gen(rd()); // Mersenne Twister 引擎
std::uniform_int_distribution<> dis(0, 99); // 生成 0 到 99 之间的整数
int random_number = dis(gen);
std::cout << "Random number: " << random_number << std::endl;
return 0;
}
3. 使用 `/dev/random` 和 `/dev/urandom`
- 库: 不需要特殊库，直接通过文件操作读取。
- 特点: 提供真随机数。
- 示例:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main() {
FILE *file = fopen("/dev/urandom", "rb");
unsigned char random_byte;
if (fread(&random_byte, 1, 1, file) != 1) {
perror("fread");
exit(EXIT_FAILURE);
}
fclose(file);
int random_number = random_byte % 100;
printf("Random number: %d\n", random_number);
return 0;
}
4. 使用硬件随机数生成指令
- 库: `<x86intrin.h>`
- 特点: 提供硬件级别的真随机数。
- 示例:
#include <x86intrin.h>
#include <stdio.h>
int main() {
unsigned int random_number;
_rdrand32_step(&random_number); // 可能需要多次尝试才能成功
printf("Random number: %u\n", random_number % 100);
return 0;
}
5. 使用 OpenSSL 库
- 库: `<openssl/rand.h>`
- 特点: 提供高质量随机数，适用于加密。
- 示例:
#include <openssl/rand.h>
#include <stdio.h>
int main() {
unsigned char random_bytes[4]; // 生成 4 字节随机数
if (!RAND_bytes(random_bytes, sizeof(random_bytes))) {
printf("RAND_bytes failed\n");
return 1;
}
unsigned int random_number = *(unsigned int *)random_bytes;
printf("Random number: %u\n", random_number % 100);
return 0;
}
选择合适的随机数生成方法
- 伪随机数生成器 (`rand()`, `<random>`): 适用于对随机性要求不高的场合，如游戏开发中的简单随机事件。
- 真随机数生成器 (`/dev/urandom`, OpenSSL, 硬件随机数生成器): 适用于安全性要求高的场合，如密码学应用、加密密钥生成。
注意事项
- 使用 `/dev/random` 时要注意，如果系统熵池中的熵不够，读取 `/dev/random` 可能会阻塞，直到有足够的熵产生。
- 对于安全性敏感的应用，应避免使用 `rand()` 和 `srand()`，因为它们生成的是伪随机数，不适合用于加密。
- 在选择随机数生成器时，要考虑到性能和安全性之间的平衡。
