这段代码是否生成真随机数

在 OJ 平台上刷题注意到一个现象，有的题用同一份代码，测试 benchmark 落点很稳定，有的在一个时间区间范围内跳跃，不太稳定。用方差描述的话叫做，benchmark 稳定方差小，不稳定方差大。

这就让我突发奇想，能否用一段代码的 benchmark 作为随机数？如果是真随机数，那么这段代码岂不是可以用来作为随机数生成器了？

如何检验随机性？我考虑可以用 benchmark 落点概率分布来衡量。我设计了一套简陋的代码，其中调用了一些库函数 /系统函数，包括 random、usleep、malloc、free，还有 clock_gettime 用做 benchmark。循环 N 次，统计 benchmark 的所有落点，在终端输出，能够观测概率分布。代码在gist上。翻墙不便的直接贴出来

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <time.h> #include <unistd.h> int main(void) { int i, j, k; int dim = 11; int num = 1024 * 1024; int loop = 1000; struct timespec start, end; size_t stat[200] = { 0 }; for (k = 0; k < loop; k++) { usleep(50000); srandom(time(NULL)); clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &start); for (i = 0; i < num; i++) { double *vector = malloc(dim * sizeof(double)); for (j = 0; j < dim; j++) { vector[j] = (double) random() / RAND_MAX * 20 - 10; } free(vector); } clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &end); size_t rand_ms = (end.tv_sec - start.tv_sec)*1000 + (end.tv_nsec - start.tv_nsec)/1000000; stat[rand_ms]++; } for (i = 0; i < sizeof(stat)/sizeof(*stat); i++) { printf("[%d](%f\%):", i, 100.0 * stat[i] / loop); for (j = 0; j < stat[i]; j++) { putchar('-'); } putchar('\n'); } return 0; } 

目前循环次数为 1000，运行时间大约 4~5 分钟（机器好可以缩短到 3~4 分钟），我曾经设成 10W 次迭代跑了一个晚上。 原先预想的是，假设系统（或 runtime ）稳定的话，benchmark 落点应该近似于正态分布。遗憾的是从终端输出上看，并没有达到随机的效果，但又不是收敛到一个稳定值上，分布比较离散化。

我的几点疑问：

• 是什么造成了同样一段代码的 benchmark 落点存在偏差：random、usleep、malloc or clock_gettime ？
• 假如改动代码逻辑能够调整 benchmark 的期望值和方差的话，能否做到正态分布？
• 能否用纯粹的代码得到真随机数？

由于仅凭终端输出，这段 C 代码在可视化上有局限，特别当样本量很大的话。Python 好的同学可以试试可视化的库。