Question

int rng(int min, int max){
    int result = min + ( ( (max - (min - 1) ) * rand() ) / (RAND_MAX + 1) );
    return result;
}

这不会使用c99模式使用ideone进行编译，但是当我在-std=c99上使用代码块上的gcc时会这样做。我认为使用long int会做到这一点，但显然不是这样。当我在学校尝试一些东西时，我使用了ideone，因为他们只有VC ++，我正在做C C99。我不想不在我需要的时候使用这个功能，所以在这里我要问的是什么是错的。

Answer 1

实际上，在我的编译器上生成warning: integer overflow in expression [-Woverflow]。

问题是由RAND_MAX + 1引起的。 RAND_MAX经常与INT_MAX相同。将1添加到INT_MAX当然会产生未定义的行为（除了编译器在编译时捕获并用其他东西替换代码）。

如果你想看看它为什么不好，请这样做：

scanf("%d", &dummy); /* So the compiler won't catch it. */
dummy += INT_MAX;

gcc -ftrapv -Wall -Wextra # ftrapv is the key point

Answer 2

在ideone中查看。

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
int main(void) { printf("%x\n", RAND_MAX); return 0; }

您会注意到它会打印7fffffff，这可能也是MAX_INT。计算MAX_INT + 1时会发生什么？无论您是否收到错误，计算MAX_INT + 1都是错误的。

在给定具有不同范围的统一RNG的情况下，有许多方法可以编写均匀随机数生成器，但正确执行此操作有点棘手。

这应该适用于max - min <= RAND_MAX和max > min ...

int rng(int min, int max)
{
    int range = max - min + 1;
    int factor = ((unsigned) RAND_MAX + 1) / range;
    int x;
    do {
        x = rand() / factor;
    } while (x >= range);
    return x + min;
}

这应该是统一的并且提供相对高质量的数字（已知使用%会导致某些PRNG和某些范围出现严重的质量问题。）

Answer 3

没有实际的错误文本，很难分辨，但标题中存在“整数溢出”指向......，整数溢出： - ）

如果RAND_MAX +1实际上与RAND_MAX相同，那么最有可能是INT_MAX位的罪魁祸首。

如果您愿意放弃随机数^（a）的完美分发，您可以选择以下内容：

int rng (int minVal, int maxVal) {
    int result = min + (rand() % (maxVal + 1 - minVal));
    return result;
}

^（a）由此造成的“损害”通常是最小的，但稍微偏离了最高值的分布。如果这很重要，除了统计学家之外，还有其他方法可以接受。

Answer 4

如果(max - min + 1) * RAND_MAX > INT_MAX，这确实可以产生整数溢出。关于如何避免这种情况，你有几个选择：

将中间值强制转换为可以存储它们而不会溢出的类型，例如uint64_t或double或
使用模数运算符%，如下所示：

int rng ( int min, int max ) {
    return min + rand() % (max - min + 1);
}

请注意，使用%有一些缺点：如果max - min + 1不是2的幂，它会略微将结果偏向范围的低端（因为它不会除RAND_MAX+1 1}}均匀）;如果是2的幂，它可能会减少随机数流的周期和质量（因为LCRNG的低位比高位更不随机）。< / p>

有些方法可以通过仔细编码来避免这些问题。有关示例，请参阅Java中的标准Random.nextInt()实现，该实现可以非常直接地转换为C：

int rng (int min, int max) {
    int n = max - min + 1;
    int bits, val;

    if ((n & -n) == n)  // i.e., n is a power of 2
        return min + (int)((n * (uint64_t)rand()) / ((uint64_t)RAND_MAX + 1));

    do {
        bits = rand();
        val = bits % n;
    } while(bits - val > RAND_MAX - (n-1));

    return min + val;
}

（我认为这个翻译应该按照预期的方式工作。事实证明它比我更棘手，因为原始的Java代码实际上依赖INT_MAX = RAND_MAX = (1<<31)-1的假设，这可能不适用于C。）

使用gcc c99进行编译，而不是使用ideone c99进行编译。整数溢出

4 个答案: