标准的C函数是rand()。它可以用来发纸牌，但很糟糕。rand()的许多实现通过一个简短的数字列表循环，低位的周期更短。一些程序调用rand()的方式很糟糕，计算一个传递给srand()的好种子也很困难。

在C语言中生成随机数的最佳方法是使用第三方库，如OpenSSL。例如,

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <openssl/rand.h>

/* Random integer in [0, limit) */
unsigned int random_uint(unsigned int limit) {
    union {
        unsigned int i;
        unsigned char c[sizeof(unsigned int)];
    } u;

    do {
        if (!RAND_bytes(u.c, sizeof(u.c))) {
            fprintf(stderr, "Can't get random bytes!\n");
            exit(1);
        }
    } while (u.i < (-limit % limit)); /* u.i < (2**size % limit) */
    return u.i % limit;
}

/* Random double in [0.0, 1.0) */
double random_double() {
    union {
        uint64_t i;
        unsigned char c[sizeof(uint64_t)];
    } u;

    if (!RAND_bytes(u.c, sizeof(u.c))) {
        fprintf(stderr, "Can't get random bytes!\n");
        exit(1);
    }
    /* 53 bits / 2**53 */
    return (u.i >> 11) * (1.0/9007199254740992.0);
}

int main() {
    printf("Dice: %d\n", (int)(random_uint(6) + 1));
    printf("Double: %f\n", random_double());
    return 0;
}

为什么有这么多代码?其他语言，如Java和Ruby，都有用于随机整数或浮点数的函数。OpenSSL只提供随机字节，因此我尝试模拟Java或Ruby如何将它们转换为整数或浮点数。

对于整数，我们要避免模偏置。假设我们从rand() % 10000中得到一些随机的4位整数，但是rand()只能返回0到32767(就像在Microsoft Windows中那样)。0到2767之间的每个数字出现的频率要高于2768到9999之间的每个数字。为了消除偏差，我们可以在值低于2768时重试rand()，因为从2768到32767的30000值统一映射到从0到9999的10000值。

对于浮点数，我们需要53个随机位，因为double类型拥有53位精度(假设它是IEEE double类型)。如果我们使用超过53位，就会产生舍入偏差。有些程序员写rand() / (double)RAND_MAX这样的代码，但是rand()可能只返回31位，或者在Windows中只返回15位。

OpenSSL的RAND_bytes()可能通过读取Linux中的/dev/urandom来自行播种。如果我们需要很多随机数，从/dev/urandom读取它们会很慢，因为它们必须从内核复制。允许OpenSSL从种子中生成更多的随机数会更快。

更多关于随机数的内容:

Perl的Perl_seed()是一个如何在C中为srand()计算种子的例子。如果它不能读取/dev/ urrandom，它会混合来自当前时间、进程ID和一些指针的比特。 OpenBSD的arc4random_uniform()解释了模偏置。 random的Java API描述了从随机整数中去除偏差的算法，并将53位打包到随机浮点数中。

看看ISAAC(间接，移动，积累，添加和计数)。它是均匀分布的，平均循环长度为2^8295。

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

void main() 
{
    int visited[100];
    int randValue, a, b, vindex = 0;

    randValue = (rand() % 100) + 1;

    while (vindex < 100) {
        for (b = 0; b < vindex; b++) {
            if (visited[b] == randValue) {
                randValue = (rand() % 100) + 1;
                b = 0;
            }
        }

        visited[vindex++] = randValue;
    }

    for (a = 0; a < 100; a++)
        printf("%d ", visited[a]);
}

希望这比仅仅使用srand(time(NULL))更随机。

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

int main(int argc, char **argv)
{
    srand((unsigned int)**main + (unsigned int)&argc + (unsigned int)time(NULL));
    srand(rand());

    for (int i = 0; i < 10; i++)
        printf("%d\n", rand());
}

与此相关的特定于glibc的函数(应该在大多数Linux环境中都可以找到)是random()，或者您可能对其线程安全版本random_r()感兴趣。在将结构体random_data传递给random_r()之前，必须使用initstate_r()初始化它。

下面是一个快速的代码示例:

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

void xxx (void) {
    unsigned int seed = (unsigned int) time(NULL);
    char rnd_state[17] = {0};
    struct random_data rnd_st_buf = {0};
    initstate_r(seed, &rnd_state[0], 17, &rnd_st_buf);
    for(size_t idx = 0; idx < 8; idx++) {
        int32_t rnd_int = 0;
        char rnd_seq_str[6] = {0};
        random_r(&rnd_st_buf, &rnd_int);
        memcpy((char *)&rnd_seq_str[0], (char *)&rnd_int, 4);
        printf("random number : 0x%08x,  \n", rnd_int);
    }
}

在现代的x86_64 cpu上，您可以通过_rdrand64_step()使用硬件随机数生成器。

示例代码:

#include <immintrin.h>

uint64_t randVal;
if(!_rdrand64_step(&randVal)) {
  // Report an error here: random number generation has failed!
}
// If no error occured, randVal contains a random 64-bit number