C随机数生成器的实现分析

这篇文章是为了记录和澄清一个由来已久的关于C语言随机数生成器的误解。

目前所看到的所有公开的关于C随机数生成器的中文资料，都提到经典的线性同余法( LCG, linear congruential generator)，并认为是默认的实现方法。这个说法并不准确。以GCC为例，GLIBC的确实现了线性同余法，但是实现的代码块分支在日常使用中不会执行到，线性同余法为C语言默认随机数生成器的说法已过时。

本文将以GLIBC源代码为例，结合掌握的文档，做一回搬运工，总结描述一下GLIBC中随机数生成器的实现。

线性同余法

线性同余法，LCG(linear congruential generator)，是经典的伪随机数产生器算法，速度快，容易理解实现。 LCG 算法数学上基于公式：

X(n+1) = (a * X(n) + c) % m

其中，各系数为：模m, 系数a, 0 < a < m，增量c, 0 <= c < m，原始值(种子) 0 <= X(0) < m 。其中参数c, m, a比较敏感，或者说直接影响了伪随机数产生的质量。

GLIBC中对LCG的实现，取a = 1103515245, c = 12345, m = 134217728，即

X(n+1) = (1103515245 * X(n) + 12345) & 2147483647

由于LCG计算简单，极省内存，很适合内存和计算资源比较紧张的嵌入式环境。但LCG有一个严重的缺陷，即产生的伪随机数强依赖于上一次生成的随机数，且重复周期等于随机范围，不能用于随机数要求高的场合。<