118 lines
3.8 KiB
C
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C
#include <c_Random.h>
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#include <stdlib.h>
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#include <stdint.h>
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#include <time.h>
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#if defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
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#include <windows.h>
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#else
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#include <unistd.h>
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#endif
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/* ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ */
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/* */
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void c_Random_Init(void) {
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// 1. 获取基础日历时间（秒级）
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uint64_t seed_entropy = (uint64_t)time(NULL);
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// 2. 获取高精度硬件/OS级时间戳，阻断高频重启或高并发时的秒级碰撞
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#if defined(_WIN32) || defined(_WIN64)
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LARGE_INTEGER perf_counter;
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if (QueryPerformanceCounter(&perf_counter)) {
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seed_entropy ^= (uint64_t)perf_counter.QuadPart;
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} else {
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seed_entropy ^= (uint64_t)GetTickCount();
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}
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// 混合当前进程 ID
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seed_entropy ^= ((uint64_t)GetCurrentProcessId() << 16);
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#else
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struct timespec ts;
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// 优先采用高精度纳秒单调时钟
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if (clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts) == 0) {
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seed_entropy ^= ((uint64_t)ts.tv_sec << 32) ^ (uint64_t)ts.tv_nsec;
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} else if (clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts) == 0) {
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seed_entropy ^= ((uint64_t)ts.tv_sec << 32) ^ (uint64_t)ts.tv_nsec;
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}
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// 混合当前进程 ID
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seed_entropy ^= ((uint64_t)getpid() << 16);
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#endif
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// 3. 核心避坑：加入运行时环境的 ASLR 栈空间地址作为环境噪声
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// 局部变量在栈上的地址在每次运行时受操作系统 ASLR 影响都是随机的
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volatile int dummy_stack_var = 0;
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uintptr_t stack_address = (uintptr_t)&dummy_stack_var;
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seed_entropy ^= (uint64_t)stack_address;
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// 4. 将采集到的 64 位熵数据进行简单混淆（对折异或），降维匹配到标准库 srand 的参数空间
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unsigned int final_seed = (unsigned int)(seed_entropy ^ (seed_entropy >> 32));
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// 5. 播种
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srand(final_seed);
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}
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/**
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* @brief 生成指定闭区间 [min, max] 内的高质量均匀分布无符号整数
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*
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* @param min 区间下界（包含）
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* @param max 区间上界（包含）
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* @return uint64_t 生成的随机数
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*/
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uint64_t c_Random_RangeU64(uint64_t min, uint64_t max) {
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if (min >= max) {
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return min;
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}
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uint64_t range = max - min + 1;
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// 核心：消除模数偏差 (Modulo Bias) 算法
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// 计算在 RAND_MAX（或此处为 UINT64_MAX 映射区间）内排出的残缺余数窗口
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uint64_t limit = UINT64_MAX - (UINT64_MAX % range);
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uint64_t rand_val;
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do {
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// 拼接两个标准的 32 位随机数以组合成高质量的 64 位宽随机数源
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// 若您的平台有硬件随机数（如 NDK 的 arc4random 或 x86 的 RDRAND），可在此处替换
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uint64_t high = (uint32_t)rand();
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uint64_t low = (uint32_t)rand();
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rand_val = (high << 32) | low;
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} while (rand_val >= limit); // 落在残缺窗口内的数直接丢弃，重新抽取
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return min + (rand_val % range);
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}
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/**
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* @brief 生成指定闭区间 [min, max] 内的高质量有符号整数
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*/
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int64_t c_Random_RangeI64(int64_t min, int64_t max) {
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if (min >= max) return min;
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// 将有符号区间平移映射至无符号空间处理，完美规避符号位溢出死锁
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uint64_t range = (uint64_t)(max - min);
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uint64_t limit = UINT64_MAX - (UINT64_MAX % (range + 1));
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uint64_t rand_val;
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do {
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uint64_t high = (uint32_t)rand();
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uint64_t low = (uint32_t)rand();
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rand_val = (high << 32) | low;
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} while (rand_val >= limit);
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return min + (int64_t)(rand_val % (range + 1));
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}
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/**
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* @brief 生成指定区间 [min, max) 内的双精度浮点数
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*/
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double c_Random_RangeDouble(double min, double max) {
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if (min >= max) return min;
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// 将标准生成的 64 位无符号随机数归一化映射到 [0.0, 1.0) 之间
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double scale = (double)rand() / ((double)RAND_MAX + 1.0);
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return min + scale * (max - min);
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}
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