c++ - 通过 rand 创建随机整数

Question

我想编写一个密码学应用程序，需要一个函数来创建一个 iv。要创建 iv 我想使用 rand() (即使那不安全，我还是想稍后重写大部分代码)。这引出了我的问题:rand() 只返回从 0 到 RAND_MAX 的值(在我的机器上 RAND_MAX 是 32767)，我不知道如果 RAND_MAX >= 65535 我是否可以使用这样的代码:

void generate_iv(unsigned char* char_buf, int len){
    union { //treat char_buf like a short_buf
        unsigned char* char_buf;
        unsigned short* short_buf;
    }
    int i;
    for (i = 0; i < len / 2; i++){ //fill short_buf with random values
        short_buf[i] = (unsigned short) rand();
    }
    if (len & 0x01){ //could not fill char_buf with 2-byte short values completely
        char_buf[len - 1] = (unsigned char) rand();
    }
}

当然，这在每台机器上都可以轻松编译，但它不会在 RAND_MAX < 65535 的机器上运行，因为那样函数就不会填充所有位。

始终有效的代码是:

void generate_iv(unsigned char* char_buf, int len){
    int i;
    for (i = 0; i < len; i++){
        char_buf = (unsigned char) rand();
    }
}

这段代码应该没有问题，但它不像上面的代码那样有效。我的问题是:在这种情况下，效率和可移植性之间是否存在最佳选择？是否有更安全的方法(可能易于实现)来生成随机数或获取具有恒定大小的随机数的方法？

Answer 1

如您所说，rand()不安全，因此无论该问题如何，我都会提及手头的问题。

鉴于rand()生成一个 15 位的数字，而你想要一个 16 位的数字，你可以简单地做:

int a = rand();
int b = rand()&1;
return a | (b<<15);

或者一般来说，鉴于RAND_MAX < 0xFFFF那RAND_MAX+1是 2 的幂:

int len = BIT_LEN(RAND_MAX);
int mask = (1<<(16-len))-1;
int a = rand();
int b = rand()&mask;
return a | (b<<len);

顺便说一句，不要忘记在程序开始时使用一些随机输入为 RNG 播种，例如:

srand((unsigned int)time(NULL));