C++ - 从 /dev/urandom 中提取随机数

Question

我需要许多加密安全数字，因此我正在考虑从/dev/urandom 中提取随机性，然后将其“转换”为（例如）unsigned long long int。我想它应该非常有效，而且似乎在密码学上是安全的，但我将来会更多地研究这方面。
现在的问题是：我该怎么做？

我找到了这段代码：

char * block;
short size = 1;
ifstream urandom("/dev/urandom", ios::in|ios::binary);
urandom.read(block,size);
urandom.close();

这有意义吗？以及如何将我得到的内容转换为我想要的类型？

编辑 - 使用 C++11 的random 接口

根据 cmets 的建议，我尝试在整数上使用均匀分布，并将 random_device 初始化为 /dev/urandom。代码如下：

std::uniform_int_distribution<unsigned int> dist(0, modulus-1);
std::random_device urandom("/dev/urandom");
for(unsigned int i = start ; i < end ; ++i)
{
    vector[i] = dist(urandom);
}

问题是这段代码比以前慢了大约 1000 倍（我使用的是 xorshift128+ 生成器）：5 毫秒对近 5 秒。这是正常的吗？老实说，我认为从/dev/urandom 流式传输字节并将它们转换为unsigned int 会更快......我错过了什么吗？

Answer 1

所以你的第一个例子是不正确的，会导致未定义的行为。

char* 块没有指向任何已分配的数据，因此 ifstream::read 实际上会写入未分配的内存。

除此之外，size 的类型是 signed short，而它应该是 size_t。

为了阅读unsigned long long int，您可以像这样使用`ifstream'：

#include <iostream>
#include <fstream>

int main()
{
    using namespace std;
    unsigned long long int random_value = 0; //Declare value to store data into
    size_t size = sizeof(random_value); //Declare size of data
    ifstream urandom("/dev/urandom", ios::in|ios::binary); //Open stream
    if(urandom) //Check if stream is open
    {
        urandom.read(reinterpret_cast<char*>(&random_value), size); //Read from urandom
        if(urandom) //Check if stream is ok, read succeeded
        {
            std::cout << "Read random value: " << random_value << std::endl;
        }
        else //Read failed
        {
            std::cerr << "Failed to read from /dev/urandom" << std::endl;
        }
        urandom.close(); //close stream
    }
    else //Open failed
    {
        std::cerr << "Failed to open /dev/urandom" << std::endl;
    }
    return 0;
}

有趣的部分是实际使用urandom.read(reinterpret_cast<char*>(&random_value), size); 读取的地方

size 应该是明确的。通过使用sizeof，我们得到了我们想要存储随机值的数据的实际大小（以字节为单位）。这很有用，因为此值在不同的体系结构（例如 32 位和 64 位）上可能不同。
如果您在此处传递的数据类型是指针，请小心。 sizeof 只会返回指针的大小，而不是它所指向的数据的大小。

random_value 的类型为 unsigned long long int。所以&random_value 是相应指针unsigned long long int* 的类型。 但是我们想读取字节（char），因此需要将值从unsigned long long int*更改/转换为char*（reinterpret_cast<char*>(&random_value)）。