# 19章 聯合體 ## 19.1 偽隨機數生成器的例子 如果我們需要0～1的隨機浮點數，最簡單的方法就是用PRNG（偽隨機數發生器），比如馬特賽特旋轉演算法可以生成一個隨機的32位的DWORD。然后我們可以把這個值轉為FLOAT類型，然后除以RAND_MAX（我們的例子是0xFFFFFFFF），這樣，我們得到的將是0..1區間的數。 但是如我們所知道的是，除法很慢。我們是否能擺脫它呢？就像我們用乘法做除法一樣（14章）。 讓我們想想浮點數由什么構成：符號位、有效數字位、指數位。我們只需要在這里面存儲一些隨機的位就好了。 指數不能變成0（在本例里面數字會不正常），所以我們存儲0111111到指數里面，這意味著指數位將是1。然后，我們用隨機位填充有效數字位，然后把符號位設置為0（正數）。生成的數字將在1-2的間隔中生成，所以我們必須從里面再減去1。 我例子里面是最簡單的線性同余隨機數生成器，生成32位（譯注：32-bit比特位，非數字位）的數字。PRNG將會用UNIX時間戳來初始化。 然后，我們會把float類型當作聯合體（union）來處理，這是一個C/C++的結構。它允許我們把一片內存里面各種不同類型的數據聯合覆蓋到一起用。在我們的例子里，我們可以創建一個union，然后通過float或者uint32_t來訪問它。因此，這只是一個小技巧，而且是很臟的技巧。 ``` #!cpp #include <stdio.h> #include <stdint.h> #include <time.h> union uint32_t_float { uint32_t i; float f; }; // from the Numerical Recipes book const uint32_t RNG_a=1664525; const uint32_t RNG_c=1013904223; int main() { uint32_t_float tmp; uint32_t RNG_state=time(NULL); // initial seed for (int i=0; i<100; i++) { RNG_state=RNG_state*RNG_a+RNG_c; tmp.i=RNG_state & 0x007fffff | 0x3F800000; float x=tmp.f-1; printf ("%f ", x); }; return 0; }; ``` 清單19.1: MSVC 2010 （/Ox） ``` #!bash $SG4232 DB ’%f’, 0aH, 00H __real@3ff0000000000000 DQ 03ff0000000000000r ; 1 tv140= -4 ; size = 4 _tmp$= -4 ; size = 4 _main PROC push ebp mov ebp, esp and esp, -64 ; ffffffc0H sub esp, 56 ; 00000038H push esi push edi push 0 call __time64 add esp, 4 mov esi, eax mov edi, 100 ; 00000064H $LN3@main: ; let’s generate random 32-bit number imul esi, 1664525 ; 0019660dH add esi, 1013904223 ; 3c6ef35fH mov eax, esi ; leave bits for significand only and eax, 8388607 ; 007fffffH ; set exponent to 1 or eax, 1065353216 ; 3f800000H ; store this value as int mov DWORD PTR _tmp$[esp+64], eax sub esp, 8 ; load this value as float fld DWORD PTR _tmp$[esp+72] ; subtract one from it fsub QWORD PTR __real@3ff0000000000000 fstp DWORD PTR tv140[esp+72] fld DWORD PTR tv140[esp+72] fstp QWORD PTR [esp] push OFFSET $SG4232 call _printf add esp, 12 ; 0000000cH dec edi jne SHORT $LN3@main pop edi xor eax, eax pop esi mov esp, ebp pop ebp ret 0 _main ENDP _TEXT ENDS END ``` GCC也生成了非常相似的代碼。