在 C 语言编程中，很多初学者都会遇到一个诡异的现象：明明调用了 rand() 函数，但每次运行程序生成的随机数序列竟然一模一样。

这篇文章将为你深度解密 C 语言随机数背后的机制，告诉你为什么你的随机数不“随机”，以及如何正确设置随机数种子。

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一、 现象：复读机般的 rand()

观察以下代码：

“`c

include

include

int main() {
for (int i = 0; i < 5; i++) {
printf(“%d “, rand() % 100);
}
return 0;
}
“`

如果你连续运行三次，你会发现输出结果可能是：
– 第 1 次：41 67 34 0 69
– 第 2 次：41 67 34 0 69
– 第 3 次：41 67 34 0 69

为什么？ 因为 C 语言的 rand() 实际上是一个伪随机数生成器（PRNG）。它根据一个数学公式进行计算，只要初始的“种子（Seed）”相同，产出的序列就固定不变。在默认情况下，系统的随机数种子被初始化为 1。

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二、 核心：srand() 函数

要让随机数动起来，我们需要使用 srand() 函数来设置种子。

c
void srand(unsigned int seed);

如果你手动给一个不同的种子，序列就会改变：
– srand(10); -> 产生序列 A
– srand(20); -> 产生序列 B

但我们总不能每次运行前都手动改代码设置种子，我们需要一个变量作为种子。

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三、 终极方案：使用时间作为种子

在计算机中，最简单且时刻在变化的变量就是系统时间。通过包含 <time.h> 头文件并使用 time(NULL)，我们可以获取从 1970 年 1 月 1 日至今的秒数。

正确写法：

“`c

include

include

include

int main() {
// 1. 设置种子：将当前系统时间传入，确保每次运行时间点不同
srand((unsigned int)time(NULL));

for (int i = 0; i < 5; i++) {
    printf("%d ", rand() % 100);
}
return 0;

}
“`

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四、 避坑指南：为什么我的随机数还是“很像”？

即使知道了 srand，很多开发者依然会犯以下两个致命错误：

错误 1：在循环内部调用 srand()

这是最常见的错误：

c
// ❌ 错误示例
for (int i = 0; i < 5; i++) {
srand((unsigned int)time(NULL)); // 极其错误！
printf("%d ", rand() % 100);
}
后果： 由于 CPU 运行速度极快，循环执行 5 次可能连 1 毫秒都不到。而 time(NULL) 的精度是秒。这意味着循环内的 5 次种子都是同一个数字，最终输出的 5 个随机数会完全相同。

准则： 在整个程序生命周期中，srand() 通常只需调用一次。

错误 2：过于频繁地启动程序

如果你写了一个脚本，每 0.1 秒运行一次上面的 C 程序，你会发现连续几次运行生成的第一个随机数是非常接近甚至相同的。这同样是因为秒级时间戳没有改变。

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五、 进阶思考：伪随机数的局限性

1. 确定性： 只要拿到种子，就能预测接下来的所有随机数。因此，rand() 绝对不能用于加密安全相关的场景（如生成支付密钥）。
2. 周期性： 伪随机序列在极大量采样后会进入循环。
3. 更好的选择：
   • 在 Linux/Unix 下，可以读取 /dev/urandom 获取真随机熵。
   • 在 C++11 中，应优先使用 <random> 库（如 std::mt19937 梅森旋转算法）。

总结

1. rand() 生成的是伪随机数，依赖种子。
2. 不设种子，默认种子为 1，序列固定。
3. 使用 srand((unsigned int)time(NULL)) 初始化。
4. srand 必须放在循环外，确保单次运行只初始化一次。

现在，去试试修复你的代码，让你的随机数真正“随机”起来吧！