[kdbus] KDBUS_ITEM_PAYLOAD_OFF items are (once again) relative to msg header
[platform/upstream/glib.git] / glib / grand.c
index 96fc263..ac1053d 100644 (file)
  * Lesser General Public License for more details.
  *
  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
- * License along with this library; if not, write to the
- * Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
- * Boston, MA 02111-1307, USA.
+ * License along with this library; if not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  */
 
 /* Originally developed and coded by Makoto Matsumoto and Takuji
  * Nishimura.  Please mail <matumoto@math.keio.ac.jp>, if you're using
  * code from this file in your own programs or libraries.
  * Further information on the Mersenne Twister can be found at
- * http://www.math.keio.ac.jp/~matumoto/emt.html
+ * http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/emt.html
  * This code was adapted to glib by Sebastian Wilhelmi.
  */
 
  * Modified by the GLib Team and others 1997-2000.  See the AUTHORS
  * file for a list of people on the GLib Team.  See the ChangeLog
  * files for a list of changes.  These files are distributed with
- * GLib at ftp://ftp.gtk.org/pub/gtk/.  
+ * GLib at ftp://ftp.gtk.org/pub/gtk/.
  */
 
-/* 
+/*
  * MT safe
  */
 
 #include "config.h"
+#define _CRT_RAND_S
 
 #include <math.h>
 #include <errno.h>
 #include <stdio.h>
 #include <string.h>
 #include <sys/types.h>
-#ifdef HAVE_UNISTD_H
+#include "grand.h"
+
+#include "genviron.h"
+#include "gmain.h"
+#include "gmem.h"
+#include "gtestutils.h"
+#include "gthread.h"
+
+#ifdef G_OS_UNIX
 #include <unistd.h>
 #endif
 
-#include "glib.h"
-#include "gthreadinit.h"
-
 #ifdef G_OS_WIN32
-#include <process.h>           /* For getpid() */
+#include <stdlib.h>
+#include <process.h> /* For getpid() */
 #endif
 
+/**
+ * SECTION:random_numbers
+ * @title: Random Numbers
+ * @short_description: pseudo-random number generator
+ *
+ * The following functions allow you to use a portable, fast and good
+ * pseudo-random number generator (PRNG).
+ * 
+ * Do not use this API for cryptographic purposes such as key
+ * generation, nonces, salts or one-time pads.
+ *
+ * This PRNG is suitable for non-cryptographic use such as in games
+ * (shuffling a card deck, generating levels), generating data for
+ * a test suite, etc. If you need random data for cryptographic
+ * purposes, it is recommended to use platform-specific APIs such
+ * as `/dev/random` on UNIX, or CryptGenRandom() on Windows.
+ *
+ * GRand uses the Mersenne Twister PRNG, which was originally
+ * developed by Makoto Matsumoto and Takuji Nishimura. Further
+ * information can be found at
+ * [this page](http://www.math.sci.hiroshima-u.ac.jp/~m-mat/MT/emt.html).
+ *
+ * If you just need a random number, you simply call the g_random_*
+ * functions, which will create a globally used #GRand and use the
+ * according g_rand_* functions internally. Whenever you need a
+ * stream of reproducible random numbers, you better create a
+ * #GRand yourself and use the g_rand_* functions directly, which
+ * will also be slightly faster. Initializing a #GRand with a
+ * certain seed will produce exactly the same series of random
+ * numbers on all platforms. This can thus be used as a seed for
+ * e.g. games.
+ *
+ * The g_rand*_range functions will return high quality equally
+ * distributed random numbers, whereas for example the
+ * `(g_random_int()%max)` approach often
+ * doesn't yield equally distributed numbers.
+ *
+ * GLib changed the seeding algorithm for the pseudo-random number
+ * generator Mersenne Twister, as used by #GRand. This was necessary,
+ * because some seeds would yield very bad pseudo-random streams.
+ * Also the pseudo-random integers generated by g_rand*_int_range()
+ * will have a slightly better equal distribution with the new
+ * version of GLib.
+ *
+ * The original seeding and generation algorithms, as found in
+ * GLib 2.0.x, can be used instead of the new ones by setting the
+ * environment variable `G_RANDOM_VERSION` to the value of '2.0'.
+ * Use the GLib-2.0 algorithms only if you have sequences of numbers
+ * generated with Glib-2.0 that you need to reproduce exactly.
+ */
+
+/**
+ * GRand:
+ *
+ * The GRand struct is an opaque data structure. It should only be
+ * accessed through the g_rand_* functions.
+ **/
+
 G_LOCK_DEFINE_STATIC (global_random);
-static GRand* global_random = NULL;
 
 /* Period parameters */  
 #define N 624
@@ -75,10 +137,10 @@ static GRand* global_random = NULL;
 static guint
 get_random_version (void)
 {
-  static gboolean initialized = FALSE;
+  static gsize initialized = FALSE;
   static guint random_version;
-  
-  if (!initialized)
+
+  if (g_once_init_enter (&initialized))
     {
       const gchar *version_string = g_getenv ("G_RANDOM_VERSION");
       if (!version_string || version_string[0] == '\000' || 
@@ -92,21 +154,12 @@ get_random_version (void)
                     version_string);
          random_version = 22;
        }
-      initialized = TRUE;
+      g_once_init_leave (&initialized, TRUE);
     }
   
   return random_version;
 }
 
-/* This is called from g_thread_init(). It's used to
- * initialize some static data in a threadsafe way.
- */
-void 
-_g_rand_thread_init (void)
-{
-  (void)get_random_version ();
-}
-
 struct _GRand
 {
   guint32 mt[N]; /* the array for the state vector  */
@@ -115,11 +168,11 @@ struct _GRand
 
 /**
  * g_rand_new_with_seed:
- * @seed: a value to initialize the random number generator.
+ * @seed: a value to initialize the random number generator
  * 
  * Creates a new random number generator initialized with @seed.
  * 
- * Return value: the new #GRand.
+ * Returns: the new #GRand
  **/
 GRand*
 g_rand_new_with_seed (guint32 seed)
@@ -131,15 +184,19 @@ g_rand_new_with_seed (guint32 seed)
 
 /**
  * g_rand_new_with_seed_array:
- * @seed: an array of seeds to initialize the random number generator.
- * @seed_length: an array of seeds to initialize the random number generator.
+ * @seed: an array of seeds to initialize the random number generator
+ * @seed_length: an array of seeds to initialize the random number
+ *     generator
  * 
  * Creates a new random number generator initialized with @seed.
  * 
- * Return value: the new #GRand.
- **/
+ * Returns: the new #GRand
+ *
+ * Since: 2.4
+ */
 GRand*
-g_rand_new_with_seed_array (const guint32 *seed, guint seed_length)
+g_rand_new_with_seed_array (const guint32 *seed,
+                            guint          seed_length)
 {
   GRand *rand = g_new0 (GRand, 1);
   g_rand_set_seed_array (rand, seed, seed_length);
@@ -150,34 +207,36 @@ g_rand_new_with_seed_array (const guint32 *seed, guint seed_length)
  * g_rand_new:
  * 
  * Creates a new random number generator initialized with a seed taken
- * either from <filename>/dev/urandom</filename> (if existing) or from 
- * the current time (as a fallback).
+ * either from `/dev/urandom` (if existing) or from the current time
+ * (as a fallback).
+ *
+ * On Windows, the seed is taken from rand_s().
  * 
- * Return value: the new #GRand.
- **/
+ * Returns: the new #GRand
+ */
 GRand* 
 g_rand_new (void)
 {
   guint32 seed[4];
-  GTimeVal now;
 #ifdef G_OS_UNIX
   static gboolean dev_urandom_exists = TRUE;
+  GTimeVal now;
 
   if (dev_urandom_exists)
     {
       FILE* dev_urandom;
 
       do
-        {
-         errno = 0;
+       {
          dev_urandom = fopen("/dev/urandom", "rb");
        }
-      while G_UNLIKELY (errno == EINTR);
+      while G_UNLIKELY (dev_urandom == NULL && errno == EINTR);
 
       if (dev_urandom)
        {
          int r;
 
+         setvbuf (dev_urandom, NULL, _IONBF, 0);
          do
            {
              errno = 0;
@@ -188,19 +247,11 @@ g_rand_new (void)
          if (r != 1)
            dev_urandom_exists = FALSE;
 
-         do
-           {
-             errno = 0;
-             fclose (dev_urandom);
-           }
-         while G_UNLIKELY (errno == EINTR);
+         fclose (dev_urandom);
        }       
       else
        dev_urandom_exists = FALSE;
     }
-#else
-  static gboolean dev_urandom_exists = FALSE;
-#endif
 
   if (!dev_urandom_exists)
     {  
@@ -208,24 +259,39 @@ g_rand_new (void)
       seed[0] = now.tv_sec;
       seed[1] = now.tv_usec;
       seed[2] = getpid ();
-#ifdef G_OS_UNIX
       seed[3] = getppid ();
+    }
+#else /* G_OS_WIN32 */
+  /* rand_s() is only available since Visual Studio 2005 */
+#if defined(_MSC_VER) && _MSC_VER >= 1400
+  gint i;
+
+  for (i = 0; i < G_N_ELEMENTS (seed); i++)
+    rand_s (&seed[i]);
 #else
-      seed[3] = 0;
+#warning Using insecure seed for random number generation because of missing rand_s() in Windows XP
+  GTimeVal now;
+
+  g_get_current_time (&now);
+  seed[0] = now.tv_sec;
+  seed[1] = now.tv_usec;
+  seed[2] = getpid ();
+  seed[3] = 0;
+#endif
+
 #endif
-    }
 
   return g_rand_new_with_seed_array (seed, 4);
 }
 
 /**
  * g_rand_free:
- * @rand_: a #GRand.
+ * @rand_: a #GRand
  *
  * Frees the memory allocated for the #GRand.
- **/
+ */
 void
-g_rand_free (GRandrand)
+g_rand_free (GRand *rand)
 {
   g_return_if_fail (rand != NULL);
 
@@ -234,16 +300,18 @@ g_rand_free (GRand* rand)
 
 /**
  * g_rand_copy:
- * @rand_: a #GRand.
+ * @rand_: a #GRand
  *
  * Copies a #GRand into a new one with the same exact state as before.
  * This way you can take a snapshot of the random number generator for
  * replaying later.
  *
- * Return value: the new #GRand.
- **/
-GRand *
-g_rand_copy (GRand* rand)
+ * Returns: the new #GRand
+ *
+ * Since: 2.4
+ */
+GRand*
+g_rand_copy (GRand *rand)
 {
   GRand* new_rand;
 
@@ -257,13 +325,14 @@ g_rand_copy (GRand* rand)
 
 /**
  * g_rand_set_seed:
- * @rand_: a #GRand.
- * @seed: a value to reinitialize the random number generator.
+ * @rand_: a #GRand
+ * @seed: a value to reinitialize the random number generator
  *
  * Sets the seed for the random number generator #GRand to @seed.
- **/
+ */
 void
-g_rand_set_seed (GRand* rand, guint32 seed)
+g_rand_set_seed (GRand   *rand,
+                 guint32  seed)
 {
   g_return_if_fail (rand != NULL);
 
@@ -275,7 +344,7 @@ g_rand_set_seed (GRand* rand, guint32 seed)
       /* [KNUTH 1981, The Art of Computer Programming */
       /*    Vol. 2 (2nd Ed.), pp102]                  */
       
-      if (seed == 0) /* This would make the PRNG procude only zeros */
+      if (seed == 0) /* This would make the PRNG produce only zeros */
        seed = 0x6b842128; /* Just set it to another number */
       
       rand->mt[0]= seed;
@@ -300,18 +369,22 @@ g_rand_set_seed (GRand* rand, guint32 seed)
 
 /**
  * g_rand_set_seed_array:
- * @rand_: a #GRand.
+ * @rand_: a #GRand
  * @seed: array to initialize with
  * @seed_length: length of array
  *
- * Initializes the random number generator by an array of
- * longs.  Array can be of arbitrary size, though only the
- * first 624 values are taken.  This function is useful
- * if you have many low entropy seeds, or if you require more then
- * 32bits of actual entropy for your application.
- **/
+ * Initializes the random number generator by an array of longs.
+ * Array can be of arbitrary size, though only the first 624 values
+ * are taken.  This function is useful if you have many low entropy
+ * seeds, or if you require more then 32 bits of actual entropy for
+ * your application.
+ *
+ * Since: 2.4
+ */
 void
-g_rand_set_seed_array (GRand* rand, const guint32 *seed, guint seed_length)
+g_rand_set_seed_array (GRand         *rand,
+                       const guint32 *seed,
+                       guint          seed_length)
 {
   int i, j, k;
 
@@ -355,16 +428,25 @@ g_rand_set_seed_array (GRand* rand, const guint32 *seed, guint seed_length)
 }
 
 /**
+ * g_rand_boolean:
+ * @rand_: a #GRand
+ *
+ * Returns a random #gboolean from @rand_.
+ * This corresponds to a unbiased coin toss.
+ *
+ * Returns: a random #gboolean
+ */
+/**
  * g_rand_int:
- * @rand_: a #GRand.
+ * @rand_: a #GRand
  *
  * Returns the next random #guint32 from @rand_ equally distributed over
  * the range [0..2^32-1].
  *
- * Return value: A random number.
- **/
+ * Returns: a random number
+ */
 guint32
-g_rand_int (GRandrand)
+g_rand_int (GRand *rand)
 {
   guint32 y;
   static const guint32 mag01[2]={0x0, MATRIX_A};
@@ -375,11 +457,11 @@ g_rand_int (GRand* rand)
   if (rand->mti >= N) { /* generate N words at one time */
     int kk;
     
-    for (kk=0;kk<N-M;kk++) {
+    for (kk = 0; kk < N - M; kk++) {
       y = (rand->mt[kk]&UPPER_MASK)|(rand->mt[kk+1]&LOWER_MASK);
       rand->mt[kk] = rand->mt[kk+M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1];
     }
-    for (;kk<N-1;kk++) {
+    for (; kk < N - 1; kk++) {
       y = (rand->mt[kk]&UPPER_MASK)|(rand->mt[kk+1]&LOWER_MASK);
       rand->mt[kk] = rand->mt[kk+(M-N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1];
     }
@@ -403,17 +485,19 @@ g_rand_int (GRand* rand)
 
 /**
  * g_rand_int_range:
- * @rand_: a #GRand.
- * @begin: lower closed bound of the interval.
- * @end: upper open bound of the interval.
+ * @rand_: a #GRand
+ * @begin: lower closed bound of the interval
+ * @end: upper open bound of the interval
  *
  * Returns the next random #gint32 from @rand_ equally distributed over
  * the range [@begin..@end-1].
  *
- * Return value: A random number.
- **/
+ * Returns: a random number
+ */
 gint32 
-g_rand_int_range (GRand* rand, gint32 begin, gint32 end)
+g_rand_int_range (GRand  *rand,
+                  gint32  begin,
+                  gint32  end)
 {
   guint32 dist = end - begin;
   guint32 random;
@@ -428,9 +512,9 @@ g_rand_int_range (GRand* rand, gint32 begin, gint32 end)
        {
          /* This method, which only calls g_rand_int once is only good
           * for (end - begin) <= 2^16, because we only have 32 bits set
-          * from the one call to g_rand_int (). */
-         
-         /* we are using (trans + trans * trans), because g_rand_int only
+          * from the one call to g_rand_int ().
+          *
+          * We are using (trans + trans * trans), because g_rand_int only
           * covers [0..2^32-1] and thus g_rand_int * trans only covers
           * [0..1-2^-32], but the biggest double < 1 is 1-2^-52. 
           */
@@ -443,9 +527,10 @@ g_rand_int_range (GRand* rand, gint32 begin, gint32 end)
        }
       else
        {
-         /* Now we use g_rand_double_range (), which will set 52 bits for
-            us, so that it is safe to round and still get a decent
-            distribution */
+         /* Now we use g_rand_double_range (), which will set 52 bits
+          * for us, so that it is safe to round and still get a decent
+          * distribution
+           */
          random = (gint32) g_rand_double_range (rand, 0, dist);
        }
       break;
@@ -455,7 +540,8 @@ g_rand_int_range (GRand* rand, gint32 begin, gint32 end)
       else 
        {
          /* maxvalue is set to the predecessor of the greatest
-          * multiple of dist less or equal 2^32. */
+          * multiple of dist less or equal 2^32.
+          */
          guint32 maxvalue;
          if (dist <= 0x80000000u) /* 2^31 */
            {
@@ -484,15 +570,15 @@ g_rand_int_range (GRand* rand, gint32 begin, gint32 end)
 
 /**
  * g_rand_double:
- * @rand_: a #GRand.
+ * @rand_: a #GRand
  *
  * Returns the next random #gdouble from @rand_ equally distributed over
  * the range [0..1).
  *
- * Return value: A random number.
- **/
+ * Returns: a random number
+ */
 gdouble 
-g_rand_double (GRandrand)
+g_rand_double (GRand *rand)
 {    
   /* We set all 52 bits after the point for this, not only the first
      32. Thats why we need two calls to g_rand_int */
@@ -509,61 +595,82 @@ g_rand_double (GRand* rand)
 
 /**
  * g_rand_double_range:
- * @rand_: a #GRand.
- * @begin: lower closed bound of the interval.
- * @end: upper open bound of the interval.
+ * @rand_: a #GRand
+ * @begin: lower closed bound of the interval
+ * @end: upper open bound of the interval
  *
  * Returns the next random #gdouble from @rand_ equally distributed over
  * the range [@begin..@end).
  *
- * Return value: A random number.
- **/
+ * Returns: a random number
+ */
 gdouble 
-g_rand_double_range (GRand* rand, gdouble begin, gdouble end)
+g_rand_double_range (GRand   *rand,
+                     gdouble  begin,
+                     gdouble  end)
+{
+  gdouble r;
+
+  r = g_rand_double (rand);
+
+  return r * end - (r - 1) * begin;
+}
+
+static GRand *
+get_global_random (void)
 {
-  return g_rand_double (rand) * (end - begin) + begin;
+  static GRand *global_random;
+
+  /* called while locked */
+  if (!global_random)
+    global_random = g_rand_new ();
+
+  return global_random;
 }
 
 /**
+ * g_random_boolean:
+ *
+ * Returns a random #gboolean.
+ * This corresponds to a unbiased coin toss.
+ *
+ * Returns: a random #gboolean
+ */
+/**
  * g_random_int:
  *
  * Return a random #guint32 equally distributed over the range
  * [0..2^32-1].
  *
- * Return value: A random number.
- **/
+ * Returns: a random number
+ */
 guint32
 g_random_int (void)
 {
   guint32 result;
   G_LOCK (global_random);
-  if (!global_random)
-    global_random = g_rand_new ();
-  
-  result = g_rand_int (global_random);
+  result = g_rand_int (get_global_random ());
   G_UNLOCK (global_random);
   return result;
 }
 
 /**
  * g_random_int_range:
- * @begin: lower closed bound of the interval.
- * @end: upper open bound of the interval.
+ * @begin: lower closed bound of the interval
+ * @end: upper open bound of the interval
  *
  * Returns a random #gint32 equally distributed over the range
  * [@begin..@end-1].
  *
- * Return value: A random number.
- **/
+ * Returns: a random number
+ */
 gint32 
-g_random_int_range (gint32 begin, gint32 end)
+g_random_int_range (gint32 begin,
+                    gint32 end)
 {
   gint32 result;
   G_LOCK (global_random);
-  if (!global_random)
-    global_random = g_rand_new ();
-  
-  result = g_rand_int_range (global_random, begin, end);
+  result = g_rand_int_range (get_global_random (), begin, end);
   G_UNLOCK (global_random);
   return result;
 }
@@ -573,58 +680,50 @@ g_random_int_range (gint32 begin, gint32 end)
  *
  * Returns a random #gdouble equally distributed over the range [0..1).
  *
- * Return value: A random number.
- **/
+ * Returns: a random number
+ */
 gdouble 
 g_random_double (void)
 {
   double result;
   G_LOCK (global_random);
-  if (!global_random)
-    global_random = g_rand_new ();
-  
-  result = g_rand_double (global_random);
+  result = g_rand_double (get_global_random ());
   G_UNLOCK (global_random);
   return result;
 }
 
 /**
  * g_random_double_range:
- * @begin: lower closed bound of the interval.
- * @end: upper open bound of the interval.
+ * @begin: lower closed bound of the interval
+ * @end: upper open bound of the interval
  *
- * Returns a random #gdouble equally distributed over the range [@begin..@end).
+ * Returns a random #gdouble equally distributed over the range
+ * [@begin..@end).
  *
- * Return value: A random number.
- **/
+ * Returns: a random number
+ */
 gdouble 
-g_random_double_range (gdouble begin, gdouble end)
+g_random_double_range (gdouble begin,
+                       gdouble end)
 {
   double result;
   G_LOCK (global_random);
-  if (!global_random)
-    global_random = g_rand_new ();
-  result = g_rand_double_range (global_random, begin, end);
+  result = g_rand_double_range (get_global_random (), begin, end);
   G_UNLOCK (global_random);
   return result;
 }
 
 /**
  * g_random_set_seed:
- * @seed: a value to reinitialize the global random number generator.
+ * @seed: a value to reinitialize the global random number generator
  * 
  * Sets the seed for the global random number generator, which is used
- * by the <function>g_random_*</function> functions, to @seed.
- **/
+ * by the g_random_* functions, to @seed.
+ */
 void
 g_random_set_seed (guint32 seed)
 {
   G_LOCK (global_random);
-  if (!global_random)
-    global_random = g_rand_new_with_seed (seed);
-  else
-    g_rand_set_seed (global_random, seed);
+  g_rand_set_seed (get_global_random (), seed);
   G_UNLOCK (global_random);
 }
-