在我們開發的過程中，時不時地需要產生一些隨機數。這里我們總結一下Swift中常用的一些隨機數生成函數。這里我們將在Playground中來做些示例演示。

整型隨機數

如果我們想要一個整型的隨機數，則可以考慮用arc4random系列函數。我們可以通過man arc4random命令來看一下這個函數的定義：

The arc4random() function uses the key stream generator employed by the arc4 cipher, which uses 8*8 8 bit S-Boxes. The S-Boxes can be inabout (21700) states. The arc4random() function returns pseudo-random numbers in the range of 0 to (232)-1, and therefore has twice the range of rand(3) and random(3).

arc4random使用了arc4密碼加密的key stream生成器(請腦補)，產生一個[0, 2^32)區間的隨機數(注意是左閉右開區間)。這個函數的返回類型是UInt32。如下所示：

arc4random() // 2,919,646,954 

如果我們想生成一個指定范圍內的整型隨機數，則可以使用arc4random() % upper_bound的方式，其中upper_bound指定的是上邊界，如下處理：

arc4random() % 10 // 8 

不過使用這種方法，在upper_bound不是2的冪次方時，會產生一個所謂Modulo bias(模偏差)的問題。

我們在控制臺中通過man arc4random命令，可以查看arc4random的文檔，有這么一條：

arc4random_uniform() will return a uniformly distributed random number less than upper_bound. arc4random_uniform() is recommended over constructions like ‘’arc4random() % upper_bound’‘ as it avoids “modulo bias” when the upper bound is not a power of two.

因此可以使用arc4random_uniform，它接受一個UInt32類型的參數，指定隨機數區間的上邊界upper_bound，該函數生成的隨機數范圍是[0, upper_bound)，如下所示：

arc4random_uniform(10) // 6 

而如果想指定區間的最小值（如隨機數區間在[5, 100)），則可以如下處理：

let max: UInt32 = 100 
let min: UInt32 = 5 
arc4random_uniform(max - min) + min // 82 

當然，在Swift中也可以使用傳統的C函數rand與random。不過這兩個函數有如下幾個缺點：

這兩個函數都需要初始種子，通常是以當前時間來確定。

這兩個函數的上限在RAND_MAX=0X7fffffff(2147483647)，是arc4random的一半。

rand函數以有規律的低位循環方式實現，更容易預測

我們以rand為例，看看其使用：

srand(UInt32(time(nil))) // 種子,random對應的是srandom 
rand() // 1,314,695,483 
rand() % 10 // 8 

64位整型隨機數

在大部分應用中，上面講到的幾個函數已經足夠滿足我們獲取整型隨機數的需求了。不過我們看看它們的函數聲明，可以發現這些函數主要是針對32位整型來操作的。如果我們需要生成一個64位的整型隨機數呢？畢竟現在的新機器都是支持64位的了。

目前貌似沒有現成的函數來生成64位的隨機數，不過jstn在stackoverflow上為我們分享了他的方法。我們一起來看看。

他首先定義了一個泛型函數，如下所示：

func arc4random (type: T.Type) -> T { 
var r: T = 0 
arc4random_buf(&r, UInt(sizeof(T))) 
return r 
} 

這個函數中使用了arc4random_buf來生成隨機數。讓我們通過man arc4random_buf來看看這個函數的定義：

arc4random_buf() function fills the region buf of length nbytes with ARC4-derived random data.

這個函數使用ARC4加密的隨機數來填充該函數第二個參數指定的長度的緩存區域。因此，如果我們傳入的是sizeof(UInt64)，該函數便會生成一個隨機數來填充8個字節的區域，并返回給r。那么64位的隨機數生成方法便可以如下實現：

extension UInt64 { 
static func random(lower: UInt64 = min, upper: UInt64 = max) -> UInt64 { 
var m: UInt64 
let u = upper - lower 
var r = arc4random(UInt64) 
if u > UInt64(Int64.max) { 
m = 1 + ~u 
} else { 
m = ((max - (u * 2)) + 1) % u 
} 
while r < m { 
r = arc4random(UInt64) 
} 
return (r % u) + lower 
} 
} 

我們來試用一下：

UInt64.random() // 4758246381445086013 

當然jstn還提供了Int64，UInt32，Int32的實現，大家可以腦補一下。

浮點型隨機數

如果需要一個浮點值的隨機數，則可以使用drand48函數，這個函數產生一個[0.0, 1.0]區間中的浮點數。這個函數的返回值是Double類型。其使用如下所示：

srand48(Int(time(nil))) 
drand48() // 0.396464773760275 

記住這個函數是需要先調用srand48生成一個種子的初始值。

一個小示例

最近寫了一個隨機鍵盤，需要對0-9這幾個數字做個隨機排序，正好用上了上面的arc4random函數，如下所示：

let arr = ["0", "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9"] 
let numbers = arr.sort { (_, _) -> Bool in 
arc4random() < arc4random() 
} 

在閉包中，隨機生成兩個數，比較它們之間的大小，來確定數組的排序規則。還是挺簡單的。

小結

其實如果翻看一下Swift中關于C函數的API，發現還有許多跟隨機數相關的函數，如arc4random_addrandom，erand48等。上面的只是我們經常用到的一些函數，這幾個函數基本上夠用了。當然，不同場景有不同的需求，我們需要根據實際的需求來選擇合適的函數。

以上的代碼已上傳到github，地址是Random.playground有需要的可以參考一下。