我应该为 C 中的 erand48() 使用什么种子值？答案

【问题标题】：What seed value should I use for erand48() in C?我应该为 C 中的 erand48() 使用什么种子值？
【发布时间】：2014-10-13 20:42:31
【问题描述】：

我是 C 编程的新手，我读到 erand48() 是线程安全随机数生成的一个不错的选择。但是，该函数采用以下种子值： unsigned short int array[3]

关于这个种子值应该被初始化成什么的任何建议？

【问题讨论】：

为什么和srand不一样：time？由于您还有更多的内容要填写，所以也可以输入pid。
@Jongware 因为time 没有更新到足以导致线程之间存在差异的任何地方（libc:time 为 1s，pthread:create 为
@haneef：谢谢！我完全忘记了线程，实际上很可能（如果不是完全通常）将在完全相同的毫秒内创建多个线程。

标签： c random concurrency

【解决方案1】：

好的。所以首先，让我明确一点，libc 中的 PRNG 是确定性的（这就是它想要种子的原因），使用LCG - 这意味着一旦你有几个值就很容易预测所有值，因此不安全。

那么现在。 erand48() 从伪随机实数的均匀分布中返回大小为 double 的随机浮点值。它本身不需要种子值，而是需要您提供状态缓冲区。这是完整的声明：

double erand48(unsigned short xsubi[3]);

有趣的是，状态缓冲区必须以随机值作为种子，以使生成器工作。我的第一个想法是阅读/dev/urandom。

我们可以用这样的方法来做到这一点（使用无缓冲读取来防止这种小读取造成的浪费）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void *thread_f (void *i) {
    // setup unbuffered urandom
    urandom = fopen ("/dev/urandom", "r");
    setvbuf (urandom, NULL, _IONBF, 0);  // turn off buffering

    // setup state buffer
    unsigned short randstate[3];
    // fgetc() returns a `char`, we need to fill a `short`
    randstate[0] = (fgetc (urandom) << 8) | fgetc (urandom);
    randstate[1] = (fgetc (urandom) << 8) | fgetc (urandom);
    randstate[2] = (fgetc (urandom) << 8) | fgetc (urandom);


    // cleanup urandom
    fclose (urandom);

    // you can now use erand48 (randstate);

    ...     // do whatever work you need to do

    return result;
}

这是线程安全的，甚至可以确保所有线程的种子值相对安全。

当然，如果速度不是太大的问题（即：你可以忍受一点速度损失）并且你可以忍受整数，那么直接从/dev/urandom 进行无缓冲读取是一个完美的解决方案。更好的是，/dev/urandom 提供了安全的、不可预测的伪随机整数（从技术上讲，是一个字节流，但只要您匹配大小，它们将始终作为整数工作）通常也是均匀分布的。

另外，/dev/urandom 会定期向其中注入熵并刷新，确保您拥有相当数量的相当随机数。

【讨论】：

IO 函数是线程安全的（这就是为什么你有 getc_unlocked 和朋友）； (nitpick-on) fgetc 返回一个字节，你需要两个，LCG 链接指向 LFSR (nitpick-off)
@loreb 我不知道为什么我认为他们不是。无论如何，修复 LCG 和fgetc()。感谢您指出！

【解决方案2】：

只要我的 2 美分...

不久前，我们在一个项目中使用了相同的函数系列。该产品必须在 Windows/Unix 上运行，所以我们没有使用 /dev/random。

相反，我们将 host_ip_addr + time() + process_id + thread_id 连接为字符串，并从该字符串生成哈希。然后，我们将异或的尾随字节传播到 6 个前导字节上。我们将最终数据用作我们的种子...

【讨论】：

【解决方案3】：

rand48 系列是 48 位 LCG，意思类似于

double erand48(uint48_t *state) {
    *state = *state * A + C;             /* A and C are suitable values */
    return *state / 281474976710656.0;   /* that's 2^48 */
}

...除了我从未见过具有 uint48_t 的计算机，因此您传递的是一个具有 48 位状态的数组（假设一个短有 16 位，则为 3x16）。您可以用任何东西播种它 - 只需从 /dev/urandom 和 time/pid/whatever 获取 48 个随机位并将它们推入数组 [3]。

几个问题： - lcong48() - 忘记它甚至存在 - “我如何确保两颗种子不会离得太近？” - 不要，使用另一个 rng 会花费更少的时间。

【讨论】：