实现 64 位 Mersenne Twister - 定义

Posted 2023-02-16

【中文标题】实现 64 位 Mersenne Twister - 定义

【英文标题】：Implementing 64-bit Mersenne Twister - definitions

【发布时间】：2017-11-12 07:02:02

【问题描述】：

我正在学习C++，尝试在指定范围内生成几个随机数。

我正在尝试实现this answer here on SO，并对其进行修改以使其能够生成 64 位整数。

我基本上成功了，基本程序可能如下所示：

#include <iostream>
#include <random>

unsigned long long int random_integer(unsigned long long int rand_min, unsigned long long int rand_max)


    // initialize = seed the random device
    std::random_device random_device;

    // use Mersenne Twister as random-number generator engine
    std::mt19937_64 random_number_generator(random_device());

    // number distribution, guaranteed unbiased
    std::uniform_int_distribution<unsigned long long int> number_distribution(rand_min, rand_max);

    return number_distribution(random_number_generator);



int main()

    for (int i = 1; i <= 10; i++)
    
        std::cout << random_integer(10000000, 100000000) << std::endl;
    
    return 0;

问题：

我应该定义随机设备吗：

std::random_device random_device

功能失效了？

我也不确定在哪里定义 Mersenne Twister：

std::mt19937_64 random_number_generator(random_device());

让函数按预期工作。

【问题讨论】：

将static thread_local 添加到random_device 和random_number_generator。您不想在每个函数调用上重新初始化它们。否则这对我来说看起来没问题。

我提出的也是GCC标准库为std::randint (C++17)做的事情：github.com/gcc-mirror/gcc/blob/master/libstdc%2B%2B-v3/include/…

您还应该使用std::uint64_t 而不是unsigned long long。对于后一种，不能保证它在您的平台上实际上是 64 位的（尽管通常情况下可能如此）。你得到的唯一保证是它等于或大于unsigned long。

@HenriMenke 请问你为什么将 改为rngstd::random_device() 中的正常( rngstd::random_device() 答案+我也不明白为什么有@987654341 @大括号。提前谢谢你。

这是为了通过使用C++11 uniform initialization syntax 来防止称为most vexing parse 的事情。如果您使用旧式括号，则必须在某些点添加额外的括号，以使编译器相信这与函数声明没有歧义。

【参考方案1】：

不，您不应该在函数之外定义随机设备。最好将对象减少到满足其有用性所需的最小范围。这有助于避免更难跟踪/理解状态。

您也应该在函数内部定义 Mersenne Twister。

此外，如果您想获得一个随机的 64 位（无符号）整数，请使用来自 <cstdint> 的 std::uint64_t。

使用static 和thread_local 关键字，我们可以将函数设置为只初始化Twister / 使用std::random_device 一次，而不是在每次函数调用时重新创建它们，这很好！

这里有一些你可以做的很好的事情，我觉得在黑客攻击时很方便：

#include <random>
#include <cstdint>

std::uint64_t random_integer(std::uint64_t rand_min, std::uint64_t rand_max) 
  static thread_local std::mt19937_64 rngstd::random_device();
  std::uniform_int_distribution<std::uint64_t> dist(rand_min, rand_max);
  return dist(rng);