1. math_random简介
2. math_random实现

math_random简介

math_random是lua库函数math.random的具体实现。math_random的目的是获取一个伪随机数。math_random允许你通过传入的参数来控制产生的随机数的范围。math_random的声明如下：

static int math_random (lua_State *L);

math_random实现

math_random的实现源码：

static int math_random (lua_State *L) {
    lua_Integer low, up;
    double r = (double)l_rand() * (1.0 / ((double)L_RANDMAX + 1.0));
    switch (lua_gettop(L)) {  /* check number of arguments */
        case 0: {  /* no arguments */
                    lua_pushnumber(L, (lua_Number)r);  /* Number between 0 and 1 */
                    return 1;
                }
        case 1: {  /* only upper limit */
                    low = 1;
                    up = luaL_checkinteger(L, 1);
                    break;
                }
        case 2: {  /* lower and upper limits */
                    low = luaL_checkinteger(L, 1);
                    up = luaL_checkinteger(L, 2);
                    break;
                }
        default: return luaL_error(L, "wrong number of arguments");
    }
    /* random integer in the interval [low, up] */
    luaL_argcheck(L, low <= up, 1, "interval is empty");
    luaL_argcheck(L, low >= 0  up <= LUA_MAXINTEGER + low, 1,
            "interval too large");
    r *= (double)(up - low) + 1.0;
    lua_pushinteger(L, (lua_Integer)r + low);
    return 1;
}

现在分析math_random的实现：

double r = (double)l_rand() * (1.0 / ((double)L_RANDMAX + 1.0));

math_random直接通过l_rand先求得一个随机数，然后将其缩小到\[0,1)之间。注意，这里使用double类型来表示随机数，而不是lua_Number：考虑到兼容性，lua_Number可能是float类型；当lua_Number是float类型时，缩小随机数可能会丢失精度；缩小随机数时应该竟可能地保留精度，这样才能体现更好的随机性。这里(double)L_RANDMAX加1的目的是，保证缩小后的随机数r小于1。 接下来是一个switch语句，对调用者传入的参数做判断，并根据参数的数量和值确定求取随机数范围的上界up和下界low：

• 不传入任何参数调用lua函数math.random；此为默认情况，随机数范围在\[0,1)之间；直接将随机数入栈即可；
• 只传入一个参数调用lua函数math.random；此时，math_random认为传入的是上界，随机数范围在\[1,up\]内；
• 传入两个参数调用lua函数math.random；此时，下界和上界都由调用者提供，随机数范围在\[low,up\]内。

接下来执行参数检查：

luaL_argcheck(L, low <= up, 1, "interval is empty");
luaL_argcheck(L, low >= 0  up <= LUA_MAXINTEGER + low, 1,
            "interval too large");

需要调用者保证：

• low小于等于up；
• 随机数范围要在合理范围内：随机数范围的大小（也可称之为长度）只能在**[0,LUA_MAXINTEGER]内;随机数本身只能在[low,LUA_MAXINTEGER+low]**之间。

然后执行：

r *= (double)(up - low) + 1.0;

这里加1.0的目的是保证r在\[0,up-(low-1)\]内; 然后将r移动到\[low,high\]中：

lua_pushinteger(L, (lua_Integer)r + low);

将r移动到\[low,high\]范围内，得到最终结果，然后将其入栈。