C++生成大随机数的方法以及原理解释

unsigned long ulrand(){
	return (
		(((unsigned long)rand()<<24)& 0xFF000000ul)
		|(((unsigned long)rand()<<12)& 0x00FFF000ul)
		|(((unsigned long)rand())& 0x00000FFFul)
		);
}

unsigned long 通常是32位或64位的无符号整型，具体取决于环境，可以通过如下代码查看当前环境的unsigned long的位数

#include <stdio.h>
#include <limits.h>

int main() {
	printf("unsigned long is %llu bits\n", sizeof(unsigned long) * CHAR_BIT);
	//sizeof() get the bytes of unsigned long
	//char_bit 1 byte = 8 bits .So char_bit = 8
	return 0;
}

我在win11 64位系统上得到的结果是32位

当需要获得32位的无符号整型时，如果使用rand()，rand()生成结果的范围是0-32768，其中，32768为2的15次方-1，即二进制：111111111111111（总共15个1），也就是15位，不够我们需要的32位，15*3=45>32

因此，我们的思路是生成3次15位的随机数，把三个数拼成一个32位的随机数

具体实现：将32位拆成 25-32位 13-24位 1-12位三个部分

先生成一个15位的随机数，然后将其 << 24 ，即左移24位，那么原来的第 1-15 位，现在变为第 25-39 位，39位超过了需要的32位，此时，只要保留 25-32 位即可，共8位，那么我们将其与 二进制：1111 1111 0000 0000 0000 0000 0000 0000 进行 与 操作，就得到了第25-32位，此二进制数用16进制表示为：0xFF000000，同样的，现在需要第13-24位，左移12位后，得到了第 13-27位，只需要13-24位，所以将其与 1111 1111 1111 0000 0000 0000 进行 与 ，此用16进制表示为 0xFFF000，将其补位32位，即是 0x00FFF000（补0不必要，见后文 “注”），最后，需要第1-12位，此时不需要移位操作，直接取1-12位即可，方法同上，与 二进制：1111 1111 1111，即16进制：0xFFF进行 与 操作即可，（同样地，补0后，变为0x00000FFF，不必要）

最后将三个部位进行 或 操作，合为一个32位的二进制数，即一个unsigned long long类型的数

注

大家可以通过实验，看下 unsigned long long的强制类型转换 以及 16进制数结尾的 ul (unsigned long)类型表示，能不能去掉。我实验后结果表明，可以去掉，即代码如下

unsigned long ulrand(){
	return (
		((rand()<<24)& 0xFF000000)
		|((rand()<<12)& 0xFFF000)
		|((rand())& 0xFFF)
		);
}