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使用x86硬件随机数指令RdRand生成随机数
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了解过 C 语言的应该都知道，在 C 标准库中的 rand 函数实际上是一种伪随机数生成算法。它使用“线性同余”算法进行一个迭代计算，这样计算的结果虽然分布上是满足随机分布的，但在得知具体算法及观察了当前数据之后，后续的随机数是可“预测”出来的。为了尽可能得到更“随机”的随机数，有很多种办法，而使用 CPU 内置的硬件随机数生成指令就是其中一种。
随机数的作用
如何在计算机中创造出真正的随机数一直是个大问题，小到猜谜抽奖游戏或摇骰子小程序，大到密码学、通信等领域都经常需要用到随机数。不少随机数用作加密通信中的安全密钥生成算法中以提高安全等级。如果计算机的随机数生成算法可被预测，那安全性就大大降低，所以如何生成尽可能真实的随机数非常重要。
硬件随机数
使用算法生成的随机数总是可以预测的，因为程序的执行结果是确定的。而硬件随机数通常是根据一些如“热噪声”、“宇宙射线”、“光电效应”等很玄学、根本无法有效观测及计算的现象进行采集的。以这些任何仪器都“测不准”的变量为计算元，就可以得到无法预测的随机数。
从Intel的Ivy Bridge架构开始，就提供了RdRand指令以使用CPU内部的热噪声、时序中断等生成的硬件随机数。
由于并不是所有的CPU都支持RdRand指令，所以在使用前要先进行检测：把eax寄存器置1并调用cpuid指令，如果支持RdRand的话，ecx寄存器的第30比特位会被置为1。
先进行CPU检测，如果不支持RdRand指令，就继续使用线性同余算法：
static unsigned long int next = 1;struct RandResult{bool success;int rand;};RandResult rand_using_x86_rdrand(){const int retry_times = 10;int32_t success = 1;int32_t random = 0;asm volatile ("mov $1, %%eax \n""cpuid \n""bt $30, %%ecx \n""jnc _fail \n""""mov %2, %%ecx \n""retry: \n""rdrand %%eax \n""jc _end \n""loop retry \n""""_fail: \n""mov $0, %0 \n""_end: \n""mov %%eax, %1 \n": "=al"(success), "=al"(random): "m"(retry_times): "%eax", "%ecx");return { success, random };}int rand(){const auto r = rand_using_x86_rdrand();if (r.success)return r.rand;next = next * 1103515245 + 12345;return (unsigned int)(next / 65536) % 32768;}void srand(unsigned int seed){next = seed;}引用本文请以超链接形式保留本文地址
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