Linux программирование в примерах

47 fprintf(stderr, "usage: %s number-die-faces\n", argv[0]);
48 fprintf(stderr, "\tUse a positive number!\n");
49 exit(1);
50 }
51
52 for (i = 1; i <= nfaces; i++) {
53 j = rand % 6; /* force to range 0 <= j <= 5 */
54 printf("+-------+\n" );
55 for (k = 0; k < 3; k++)
56 printf("|%s|\n", die_faces[(j * 3) + k]);
57 printf ("+-------+\n\n");
58 }
59
60 return 0;
61 }

Эта программа использует простую ASCII-графику для распечатывания подобия грани игральной кости. Вы вызываете ее с числом граней для вывода. Это вычисляется в строке 44 с помощью atoi. (В общем, atoi следует избегать в коде изделия, поскольку она не осуществляет проверку на ошибки или переполнение, также как не проверяет вводимые данные.)

Ключевой является строка 53, которая преобразует возвращаемое значение rand в число от нуля до пяти, используя оператор остатка, %. Значение 'j * 3' действует в качестве начального индекса массива die_faces для трех строк, составляющих каждую грань кости. Строки 55 и 56 выводят саму грань. При запуске появляется вывод наподобие этого:

$ ch12-rand 2 /* Вывести две кости */
+-------+
| |
| * * |
| |
+-------+
+-------+
| * * |
| * |
| * * |
+-------+

Интерфейс rand восходит еще к V7 и PDP-11. В частности, на многих системах результатом является лишь 16-разрядное число, что значительно ограничивает диапазон чисел, которые могут быть возвращены. Более того, используемый им алгоритм по современным стандартам считается «слабым». (Версия rand GLIBC не имеет этих проблем, но переносимый код должен быть написан со знанием того, что rand не является лучшим API для использования.)

ch12-rand.c использует для получения значения в определенном интервале простую методику: оператор %. Эта методика использует младшие биты возвращенного значения (как при десятичном делении, когда остаток отделения на 10 или 100 использует одну или две младшие десятичные цифры). Оказывается, исторический генератор rand производил лучшие случайные значения в средних и старших битах по сравнению с младшими битами. Поэтому, если вы должны использовать rand, постарайтесь избежать младших битов. Справочная страница GNU/Linux rand(3) цитирует «Числовые рецепты на С» [129] , которая рекомендует эту методику:

129

Numerical Recipes in С. The Art of Scientific Computing,, 2nd edition, by William H. Press, Brian P. Plannery, Saul A. Teukolsky, and William T. Vetterling. Cambridge University Press, USA, 1993, ISBN 0-521-43108-5 — Примеч. автора.

j = 1+ (int)(10.0*rand/(RAND_MAX+1.0)); /* для числа от 1 до 10 */

12.6.2. Функции POSIX: random и srandom

BSD 4.3 ввело random и сопровождающие ее функции. Эти функции используют намного более подходящий генератор случайных чисел, который возвращает 31-разрядное значение. Теперь они входят в расширение XSI, стандартизованное POSIX:

#include <stdlib.h> /* XSI */
long random(void);
void srandom(unsigned int seed);
char *initstate(unsigned int seed, char *state, size_t n);
char *setstate(char *state);

Первые две функции близко соответствуют rand и srand и могут использоваться сходным образом. Однако, вместо одного начального значения, которое дает последовательность псевдослучайных чисел, эти функции используют начальное значение вместе с массивом состояния: массивом байтов, который хранит сведения о состоянии для вычисления псевдослучайных чисел. Последние две функции дают возможность управлять массивом состояния.

long random(void);

Возвращает число в диапазоне от 0 до 2³¹– 1. (Хотя справочная страница GNU/Linux random(3) говорит между 0 и RAND_MAX, это верно лишь для систем GLIBC, где RAND_MAX равен 2³¹– 1. На других системах RAND_MAX может быть меньше. POSIX явно называет диапазон от 0 до 2³¹– 1.)

void srandom(unsigned int seed);

Устанавливает начальное число. Если srandom никогда не вызывается, по умолчанию используется 1.

char *initstate(unsigned int seed, char *state, size_t n);

Инициализирует массив state информацией для использования при генерации случайных чисел, seed является начальным значением, как для srandom, а n является числом байтов в массиве state.

n должен равняться одному из значений 8, 32, 64, 128 или 256. Большие значения дают лучшие последовательности случайных чисел. Значения меньше 8 заставляют random использовать простой генератор случайных чисел, сходный с rand. Значения больше 8, не равные одному из значений в списке, округляются до ближайшего подходящего значения.

char *setstate(char *state);

Устанавливает внутреннее состояние в соответствии с массивом state, который должен быть инициализирован посредством initstate. Это позволяет переключаться по желанию между различными состояниями, предоставляя множество генераторов случайных чисел.

Если initstate и setstate никогда не вызывались, random использует массив внутреннего состояния размером 128.

Массив state непрозрачен; вы инициализируете его с помощью initstate и передается функции random посредством setstate, но в другом отношении вам не нужно заглядывать в него. Если вы используете initstate и setstate. srandom вызывать не нужно, поскольку начальное значение включено в информацию о состоянии. ch12-random.c использует эти процедуры вместо rand. Используется также обычная методика, которая заключается в использовании в качестве начального значения генератора случайных чисел времени дня, добавленного к PID.

1 /* ch12-random.c --- генерация вращения костей с использованием random. */
2
3 #include <stdio.h>
4 #include <stdlib.h>
5 #include <sys/types.h>
6 #include <unistd.h>
7
8 char *die_faces[] = { /* Управляет ASCII графика! */
 /* ... как раньше ... */
32 };
33