C语言rand(),srand()函数真实性能分析

一直听人说c标准库的rand()， random()随机数产生函数性能极差。一直信以为真，今天做实验，发现并非如此

实验结论如下：

1. 系统自带的rand()和random()函数性能极高，大约相当于2.5次i++

2. rand()函数比random()函数性能稍差，差距大约在10%左右

3. Srand()函数性能非常差，大约比random()函数差了170倍左右，也就是约等于425次i++

4. rand的实现就是简单的乘法和取模，自己实现的随机数在性能上几乎无法超越系统自带的

5. 微软实现的随机数rand()很高效，srand()函数也很高效

实验结果如下图：

测试代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdint.h>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <stdlib.h>
#include <math.h>
#include <sys/time.h>
#include<iostream>
using namespace std;class Random
{public:static void srandom(int randSeedNum = 321);static int random();       private:static bool         m_bInit;    // 是否已初始化完成static int          m_count;    // 计数器static vector<int>  m_randSeeds;// 存放随机种子
};bool Random::m_bInit = false;
int  Random::m_count = 0;
vector<int>  Random::m_randSeeds;// 设置随机种子
void Random::srandom(int randSeedNum)
{// 先清空m_randSeeds.clear();// 再压入0,1,2,3 .... randSeedNum-2for(int i=0; i< randSeedNum; ++i){m_randSeeds.push_back( i );}// 打乱std::random_shuffle(m_randSeeds.begin(), m_randSeeds.end());// 标记已初始化完成m_bInit = true;
}// 返回一个随机数
int Random::random()
{// 未初始化，则先初始化if(!m_bInit){srandom();}// 随机种子的vector长度static int size = m_randSeeds.size();// 每次自增后，得到随机数return 16777619 * m_randSeeds[m_count++%size];
}// 微软的rand实现(POSIX.1-2001的样例)
static unsigned int next_start = 1;
int randMicro(void)
{next_start = next_start * 1103515245 + 12345;/* return (unsigned int)(next_start / 65536) % 32768;*/return (int)(next_start>>16) & RAND_MAX;
}
void srandMicro(unsigned int seed)
{/* And you *should* get a warning if sizes dont match*/next_start = seed;
}// 变量自增函数
int Inc()
{static int iCount = 0;return iCount++;
}// 返回时间间隔，单位：毫秒
int GetPastTime(timeval* pStartTv)
{timeval  endTv;gettimeofday(&endTv, NULL);int uSecond = ((endTv.tv_sec - pStartTv->tv_sec) * 1000000 + endTv.tv_usec - pStartTv->tv_usec)/1000;return uSecond;
}// i++函数1
void TestInc1(int count)
{// 起始时间timeval startTv;gettimeofday(&startTv, NULL);// 自增count次for(int i=0; i<count; ++i){Inc();}// 结束时间int past = GetPastTime(&startTv);cout<<"i++函数1 执行次数:"<<count<<" 消耗时间:"<<past<<"ms"<<endl;
}// i++函数2
void TestInc2(int count)
{// 起始时间timeval startTv;gettimeofday(&startTv, NULL);static int icount = 0;for(int i=0; i<count; ++i){icount ++;}// 结束时间int past = GetPastTime(&startTv);cout<<"i++函数2 执行次数:"<<count<<" 消耗时间:"<<past<<"ms"<<endl;
}// 自实现随机函数
void TestMyRandom(int count)
{// 随机种子，不计时Random::srandom();// 起始时间timeval startTv;gettimeofday(&startTv, NULL);for(int i=0; i<count; ++i){Random::random();}// 结束时间int past = GetPastTime(&startTv);cout<<"自实现随机函数1 执行次数:"<<count<<" 消耗时间:"<<past<<"ms"<<endl;
}// 微软实现的随机数
void TestMicroRandom(int count)
{// 起始时间timeval startTv;gettimeofday(&startTv, NULL);for(int i=0; i<count; ++i){randMicro();}// 结束时间int past = GetPastTime(&startTv);cout<<"微软实现的随机数 执行次数:"<<count<<" 消耗时间:"<<past<<"ms"<<endl;
}// 系统函数random
void TestRandom(int count)
{ // 起始时间timeval startTv;gettimeofday(&startTv, NULL);for(int i=0; i<count; ++i){random();}// 结束时间int past = GetPastTime(&startTv);cout<<"系统函数random 执行次数:"<<count<<" 消耗时间:"<<past<<"ms"<<endl;
}// 系统函数rand
void TestRand(int count)
{ // 起始时间timeval startTv;gettimeofday(&startTv, NULL);for(int i=0; i<count; ++i){rand();}// 结束时间int past = GetPastTime(&startTv);cout<<"系统函数rand 执行次数:"<<count<<" 消耗时间:"<<past<<"ms"<<endl;
}// 系统函数srand
void TestSrand(int count)
{ // 起始时间timeval startTv;gettimeofday(&startTv, NULL);for(int i=0; i<count; ++i){srand(i);}// 结束时间int past = GetPastTime(&startTv);cout<<"系统函数srand 执行次数:"<<count<<" 消耗时间:"<<past<<"ms"<<endl;
}int main(int argc, char** argv)
{// 执行1亿次int count = 100000000;cout<<"请选择要测试的函数："<<endl;cout<<"1: 调用函数，静态变量自增"<<endl;cout<<"2: 静态变量自增"<<endl;cout<<"3: 自实现随机函数"<<endl;cout<<"4: 微软实现的随机数"<<endl;cout<<"5: 系统函数random()"<<endl;cout<<"6: 系统函数rand()"<<endl;cout<<"7: 系统函数srand()"<<endl;cout<<"请输入：";int choise = 1;cin>>choise;switch(choise){case 1: // i++函数1TestInc1(count);break;case 2: // i++函数2TestInc2(count);break;case 3: // 系统函数randomTestMyRandom(count);break;case 4: // 微软实现的随机数TestMicroRandom(count);break;case 5: // 系统函数random()TestRandom(count);break;case 6: // 系统函数rand()TestRand(count);break;case 7: // 系统函数srand()          TestSrand(count);break;default:cout<<"错误的类型"<<endl;}return 0;
}

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