c stdlib.h 中 RAND_MAX 和 rand() 的说明答案

【问题标题】：clarification for RAND_MAX and rand() in c stdlib.hc stdlib.h 中 RAND_MAX 和 rand() 的说明
【发布时间】：2019-02-02 16:31:14
【问题描述】：

当 RAND_MAX 的值似乎是 0.000000 时，为什么以下 c 代码只为 double a,b 生成介于 0 和 1 之间的实数（例如：0.840188,0.394383...等）。 RAND_MAX 不应该为rand() 函数生成的数字设置最大值吗？

    #include <stdio.h>
    #include <stdlib.h>
    int main()
    {

    double a,b,c;
    for (int i=0;i<100;i++){
    a=(double)rand()/(double)RAND_MAX;
    b=(double)rand()/(double)RAND_MAX;
    c=a-b;
    printf("itteration : %d values a=%f,b=%f,c=%f, RAND_MAX=%f \n",i,a,b,c,RAND_MAX);
    }  
    return 0;
    }

【问题讨论】：

如果 x 介于 0 和 max 之间，x / max 的结果将始终介于 0 和 1 之间，即简单的数学运算。加上RAND_MAX 不是双精度整数，所以使用 %d 使用 printf 打印它。 rand 不适合生成双数，它是为 int 数设计的，它不是很“随机”。您应该搜索在 C 中处理随机数的库。
参考。还有：Why does printf("%f",0); give undefined behavior?

标签： c gnu ansi ansi-c

【解决方案1】：

...RAND_MAX 的值似乎是 0.000000。

您正在使用双精度说明符打印一个整数。这是未定义的行为。

来自 C99 标准 (N1256)。

7.19.6.3 printf 函数
...
2. printf 函数等价于 fprintf 插入参数 stdout 在 printf 的参数之前。

7.19.6.1 fprintf 函数
....
9. 如果转换规范无效，则行为未定义。 如果有任何参数不是相应转换规范的正确类型，行为是未定义。

所以它为RAND_MAX 打印0.000。你的另一个问题：

RAND_MAX 不应该为 rand() 函数生成的数字设置最大值吗？

rand() 返回一个在0 到RAND_MAX 范围内的伪随机数。 RAND_MAX 是一个常量，其默认值可能因实现而异，但至少被授予32767。

但rand() 与RAND_MAX 的浮点除法将产生一个介于0 和1 之间的值。

【讨论】：

【解决方案2】：

RAND_MAX 是一个整数常量，但您使用 %f 说明符（用于 double）打印它，这是未定义的行为（在您的情况下恰好打印 0）。使用%d，您将看到RAND_MAX 的实际值。

顺便说一句，如果您将警告调得足够高，几乎所有体面的编译器都会警告您有关无效的printf。确保这样做，C 和 C++ 的陷阱足够多，至少让编译器在可能的时候帮助你。

【讨论】：

啊，是的，谢谢！但快速查看源代码显示#define RAND_MAX 2147483647 但 RAND_MAX 没有定义为整数，只是一个没有类型的立即值。编译器是否采用立即值并默认将其分配为整数类型？
@TheSprintingEngineer a #define 创建一个宏，这是一种残酷的文本替换，所以无论何时你写RAND_MAX 就像你写2147483647 一样；现在，这个值是一个十进制整数文字 - 因为它匹配相应的语法产生，即[1-9][0-9]*。十进制整数表达式的类型是通过标准中详述的算法决定的，其本质上类似于“获取解析的数字并尝试将其放入int、unsigned int、long、unsigned long、long long ,unsigned long long；第一个能代表它的，就是它的类型”。
顺便说一句，有趣的是，标准要求 RAND_MAX 只是一个“常量整数表达式”，它对其特定的整数类型没有任何限制，所以理论上实现可能有一个#define RAND_MAX 32767ULL（即unsigned long long文字）；因此，为了获得最大的便携性，在打印时应该首先将其转换为int，否则%d 说明符可能不正确（OTOH 没有溢出的风险，因为RAND_MAX 是@987654344 的最大值@ 可以返回，它返回一个int，所以它肯定适合）。