为什么rand（）+ rand（）产生负数？

我观察到该rand()库函数在循环中仅被调用一次时，几乎总是产生正数。

for (i = 0; i < 100; i++) {
    printf("%d\n", rand());
}

但是，当我添加两个rand()呼叫时，现在生成的数字将具有更多的负数。

for (i = 0; i < 100; i++) {
    printf("%d = %d\n", rand(), (rand() + rand()));
}

有人可以解释为什么我在第二种情况下看到负数吗？

PS：我在循环之前将种子初始化为srand(time(NULL))。

rand()定义为返回0和之间的整数RAND_MAX。

rand() + rand()

可能溢出。您观察到的结果很可能是整数溢出导致的不确定行为的结果。

问题是添加。rand()返回的int值0...RAND_MAX。因此，如果您添加其中两个，则最多可以达到RAND_MAX * 2。如果超过INT_MAX，则加法的结果将超出有效范围int。有符号值的溢出是未定义的行为，并且可能导致键盘以外来语言与您交谈。

由于在这里添加两个随机结果没有好处，所以简单的想法就是不这样做。或者，unsigned int如果可以保存总和，则可以将每个结果强制转换为加法运算。或使用更大的类型。请注意，long不一定要比宽int，long long如果int至少为64位，则同样适用！

结论：避免添加。它不提供更多的“随机性”。如果您需要更多位，则可以连接值sum = a + b * (RAND_MAX + 1)，但这也可能需要比更大的数据类型int。

正如您所说的那样，是为了避免零结果：将两个rand()调用的结果相加是无法避免的，因为两个结果都可以为零。相反，您可以增加。如果是RAND_MAX == INT_MAX，则无法在中完成int。但是，(unsigned int)rand() + 1这样做的可能性很大。可能的（不是确定的），因为它确实需要UINT_MAX > INT_MAX，这在我所知道的所有实现中都是正确的（涵盖了过去30年中的许多嵌入式体系结构，DSP以及所有台式机，移动设备和服务器平台）。

警告：

尽管已经在此处添加了注释，但请注意，将两个随机值相加并不会获得均匀分布，而是像滚动两个骰子那样的三角形分布：要获得12（两个骰子）两个骰子都必须显示6。因为11已经有两个可能的变体：6 + 5或5 + 6，等等。

因此，从这个方面来说，添加也是不好的。

还要注意，结果rand()生成不是彼此独立的，因为它们是由伪随机数生成器生成的。另请注意，该标准未指定计算值的质量或均匀分布。

这是对在对此答案的评论中提出的问题进行澄清的答案，

我添加的原因是为了避免在代码中使用“ 0”作为随机数。rand（）+ rand（）是我很快想到的快速解决方案。

问题是要避免0。建议的解决方案至少有两个问题。正如其他答案所表明的那样，一个rand()+rand()可以调用未定义的行为。最好的建议是不要调用未定义的行为。另一个问题是不能保证rand()不会连续两次产生0。

以下命令拒绝零，避免未定义的行为，并且在大多数情况下，它们的速度比两次调用的速度快rand()：

int rnum;
for (rnum = rand(); rnum == 0; rnum = rand()) {}
// or do rnum = rand(); while (rnum == 0);

在您的情况下，基本上rand()产生介于0和之间的数字。RAND_MAX2 RAND_MAX > INT_MAX

您可以使用数据类型的最大值模数，以防止溢出。这当然会破坏随机数的分布，但这rand只是获取快速随机数的一种方法。

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

int main(void)
{
    int i=0;

    for (i=0; i<100; i++)
        printf(" %d : %d \n", rand(), ((rand() % (INT_MAX/2))+(rand() % (INT_MAX/2))));

    for (i=0; i<100; i++)
        printf(" %d : %ld \n", rand(), ((rand() % (LONG_MAX/2))+(rand() % (LONG_MAX/2))));

    return 0;
}

可以通过确保2 rand（）之和返回的值永远不超过RAND_MAX的值来尝试一种比较棘手的方法。一种可能的方法是sum = rand（）/ 2 + rand（）/ 2; 这将确保即使两个rand都恰好返回32767，对于RAND_MAX值为32767的16位编译器，即使这样（32767/2 = 16383）16383 + 16383 = 32766，也不会导致负和。

我添加的原因是为了避免在代码中使用“ 0”作为随机数。rand（）+ rand（）是我很快想到的快速解决方案。

一个简单的解决方案（可以将其称为“ Hack”），它永远不会产生零结果并且永远不会溢出：

x=(rand()/2)+1    // using divide  -or-
x=(rand()>>1)+1   // using shift which may be faster
                  // compiler optimization may use shift in both cases

这将限制您的最大值，但是如果您不关心该最大值，则此方法对您来说很好。

为避免0，请尝试以下操作：

int rnumb = rand()%(INT_MAX-1)+1;

您需要包含limits.h。

尽管其他人都说过可能发生的溢出很可能是造成负面影响的原因，即使您使用无符号整数也是如此。真正的问题实际上是使用时间/日期功能作为种子。如果您真正熟悉此功能，您将确切知道我为什么要这样说。实际上，它是给定日期/时间以来的距离（经过的时间）。尽管使用日期/时间功能作为rand（）的种子是很常见的做法，但实际上这并不是最佳选择。您应该寻找更好的替代方法，因为有关该主题的理论很多，我不可能一一列举。您在方程式中加上了溢出的可能性，这种方法从一开始就注定了失败。

那些发布rand（）+ 1的用户正在使用最常用的解决方案，以确保它们不会得到负数。但是，这种方法实际上也不是最好的方法。

最好的办法是花额外的时间编写和使用适当的异常处理，并且仅在和/或最终结果为零时才添加到rand（）数字中。并且，正确处理负数。rand（）功能并不完美，因此需要与异常处理结合使用，以确保最终获得所需的结果。

花更多的时间和精力来研究，研究和正确实现rand（）功能非常值得。只是我的两分钱。祝您一切顺利...