Go crypto/rand 怎样生成安全范围内随机整数

需要生成抽奖序号、验证码下标或安全令牌中的一个随机整数时，Go 应优先使用 crypto/rand。最小写法是把正数上限交给 rand.Int：它返回 [0,max) 内的均匀随机值，结果类型是 *big.Int。因此生成 0 到 99 的整数要传入 100，而不是 99；传入非正数会触发 panic。

安全范围内随机整数的关键不是手动取模，而是使用 rand.Int(rand.Reader, max)。先明确半开区间，再根据业务需要计算 span，并对非法范围和大整数转换做保护。

rand.Int 的范围先按 [0,max) 理解

crypto/rand.Int 的签名是 func Int(rand io.Reader, max *big.Int) (n *big.Int, err error)。它从给定的随机源中取值，并保证结果不小于 0 且小于 max。这个半开区间设计便于表达数组下标：长度为 8 的切片对应的上限就是 big.NewInt(8)，合法下标自然是 0 到 7。

默认的 rand.Reader 是密码学安全随机源，并且可以并发使用。不要先生成一个很大的字节数再用取模得到结果，简单取模会让不能整除的范围出现偏差；rand.Int 已经把范围采样交给标准库处理。

用 rand.Reader 生成指定上限的整数

常见的 0 到 99 随机数可以这样写。big.NewInt(100) 创建上限对象，返回的 *big.Int 先检查 err，确认没有读取随机源失败后，再用 Int64 转成普通整数。

package main

import (
	"crypto/rand"
	"errors"
	"fmt"
	"math/big"
)

func randomBelow(max int64) (int64, error) {
	// rand.Int 要求上限为正数，先把业务输入挡在标准库调用之外。
	if max 

这里的 max 是排除值。如果业务需要“最多 100”，应传入 101；如果业务参数来自请求或配置，先校验上限，再进入生成函数，避免把标准库的 panic 变成线上故障。

把半开区间换成闭区间

要生成 [min,max] 的整数，先求范围长度 span = max-min+1，然后从 [0,span) 采样并加回 min。下面的检查同时拒绝反向区间和会溢出的跨度。

func randomBetween(min, max int64) (int64, error) {
	// 先判断顺序，避免在计算 max-min+1 前出现错误输入。
	if min > max {
		return 0, errors.New("min must not exceed max")
	}
	// max-min 可能溢出，因此用 big.Int 计算闭区间的跨度。
	low := big.NewInt(min)
	high := big.NewInt(max)
	span := new(big.Int).Sub(high, low)
	span.Add(span, big.NewInt(1))

	n, err := rand.Int(rand.Reader, span)
	if err != nil {
		// 不吞掉随机源错误，调用方可以记录并中止本次操作。
		return 0, fmt.Errorf("generate interval value: %w", err)
	}
	result := new(big.Int).Add(n, low)
	return result.Int64(), nil // 本函数的返回契约仍限制在 int64。
}

big.Int 能避免跨度计算阶段的 int64 溢出，但最后的 Int64 仍然意味着返回值必须落在 int64 表示范围内。本例的入参和返回值都为 int64，如果业务范围超过它，应把函数返回类型也改成 *big.Int，不要只改中间变量。

参数与转换的边界清单

还要区分“随机源安全”和“业务流程安全”：crypto/rand 只负责不可预测的随机输入，不能替你防止重复兑换、越权领取或重放。涉及令牌时，长度、编码和存储方式仍需要单独设计。

常见问题

为什么不能把 max 写成 99？

因为上限不参与结果。写成 99 得到的是 0 到 98；想包含 99，应传入 100。

rand.Int 返回 error 时可以继续用 n 吗？

不应继续使用。调用方应先判断 error，失败时返回或重试，不能把可能未形成有效结果的值当作随机数。

什么时候应该用 math/rand？

如果只是模拟、洗牌或测试数据且不要求不可预测性，可以另行使用普通伪随机方案；验证码、令牌、抽签结果等安全敏感场景应保留 crypto/rand。