CLang-Tidy警告rand()的随机性有限

Question

toZero = rand() % N;

这行代码告诉我Clang-Tidy: rand()具有有限的随机性。为什么会出现这个警告？我怎么才能修复它？

Answer 1

尽管rand()对很多应用程序来说已经足够了(特别是像Park-Miller和Bays-Durham shuffling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属性来满足您的需求。

Answer 2

在使用rand()时Clang-Tidy不会警告我的地方，可以给我发一个代码片段吗？

？

如果您坚持使用rand()，则必须禁用该警告：

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

更好的选择是使用库和函数。

举个例子：

#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

函数rand()不是C++函数，而是C函数。它来自stdlib.h，并在ISO/IEC9899(C编程语言)中定义。它不能保证高随机性的便携水平。标准中可能有许多不同的实现，但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，在大多数情况下，rand()是一个PRNG，并且根本不使用任何熵，可能除了的初始值之外。

所以你应该使用的是C++11随机库。下面是它的工作原理：

#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

注释： uniform_int_distribution<int>生成一个分布函数，该函数将从底层生成器中检索在给定范围内均匀分布的数字。这一点很重要: Modulo不是均匀分布函数。仅仅做像int roll = 1 + nextInt() % 6这样的事情并不是均匀分布的。(感谢Christian Hujer)