打印随机数会返回负数。（/dev/urandom）

Question

我已经编写了一段源代码，用于在指定范围内打印随机数。但是它也返回了一些负数，这正常吗？如果不是，我该如何纠正它？

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

int main( int argc, char* argv[])

{        

    int fd, n;
    fd = open("/dev/urandom", O_RDONLY);
    if(fd == -1)
    printf("ERROR: Cannot Open %s\n",argv[1]);

    read(fd, &n, sizeof(n));                      //n=random number
    printf("%d\n",1+n%6);                         //limiting n 

    /* 1+n%6 should give me random numbers only between
       1-6(correct me if I'm wrong),
       but somehow it even gives negative numbers*/        

    close(fd);

}

- Pavitar

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这就是随机性的问题。你永远无法确定。 - thyrgle

printf("%d\n",1+abs(n%6)); 这个对我的需求很有帮助。同时使用无符号整数也可以。谢谢大家。 - Pavitar

顺便提一下，在固定范围内获取均匀分布的随机数，取模运算不是可靠的方法。这会产生偏差，因为6不能被UINT_MAX平均整除。 - R.. GitHub STOP HELPING ICE

Answer 1

1 + n % 6并不能神奇地将结果限制在0-6之间。运行代码来查看。

#include <stdio.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
  printf("%d\n", 1 + (-23) % 6);

  return 0;
}

- Hitesh

Answer 2

哇，即使是我也认为模运算符在应用时像

c=a%b

限制c在整数[0，b-1]之间。

但正如K&R所写（第2版第39页）：

表达式x % y产生当x被y整除时的余数，因此在y完全整除x时为零。

因此，实际上发生了什么是：

c = sign(a) * ( abs(a)%abs(b) )

(其中对于a<0，sign(a)=-1，对于a>=0，sign(a)=+1)

如果有人能够指出一本书或C标准中关于这种行为的实际参考资料，那就太好了。这是我在使用GCC v4.4.1进行实验后找到的结论。

感谢这个好问题。你让我对C模数运算符的理解更清晰了。

- BiGYaN

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遗憾的是，这种错误行为是C99所必需的，并且早期版本的C标准允许（作为可选的脑损伤）。如果您正在执行2的幂次方取模运算，则解决此问题的方法是使用位与运算符而不是“％”运算符。否则，您将被迫编写丑陋、缓慢的代码来进行补偿... - R.. GitHub STOP HELPING ICE

Answer 3

如果你读取的随机数是负数（这是可能的），那么它的模也可能是负数。为了确保结果在你想要的范围内，你应该使用无符号整数。

更多信息可以在这里找到。

- abyx

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注意，使用 abs() 可能会使其偏差。改用无符号整数。 - Ignacio Vazquez-Abrams