如何使用 boost 生成不同位的随机多精度整数？

Posted 2023-02-21

【中文标题】如何使用 boost 生成不同位的随机多精度整数？

【英文标题】：How can I generate random multiprecision ints of different bits using boost?

【发布时间】：2020-08-19 01:18:21

【问题描述】：

我需要生成大量各种位的随机多精度整数（boost mpx_int）。我目前的方法是基于这两个例子：boost multiprecision random，constexpr array。要以这种方式生成随机数，我需要将位数作为 constexpr。我可以生成一个 constexpr int 数组，但后来我卡住了，因为我无法从 for 循环中访问它们。

代码示例：

#include <boost/multiprecision/cpp_int.hpp>
#include <boost/random.hpp>
#include <iostream>

using namespace std;
using namespace boost::multiprecision;
using namespace boost::random;

template <int bit_limit>
struct N_bit_nums

    constexpr N_bit_nums() : bits
    
        for (int i = 0; i < bit_limit; ++i)
        
            bits[i] = i + 1;
        
    

    int bits[bit_limit];
;

int main()

    constexpr int bit_limit = 3; // this will actually be on the order of 10^6
    constexpr N_bit_nums<bit_limit> n_bit_nums;

    for (int i = 0; i < bit_limit; ++i)
    
        independent_bits_engine<mt19937, n_bit_nums.bits[i], cpp_int> generator; // error: the value of ‘i’ is not usable in a constant expression
        cpp_int rand_num = generator();
        cout << rand_num << "\n"; // just to see what is going on while testing
    

    return 0;

【问题讨论】：

你为什么要经历模板化的麻烦。只是让它先工作。请记住，每个 bit_limit 都会有一个模板化代码版本。你真的想要一百万份你的代码吗？

使用模板是我发现的一种基于 ***.com/questions/19019252/… 创建 constexpr int 数组的方法。我在这里学习如何以任何方式解决这个问题，不一定是我目前正在尝试的方法。

为什么需要位数作为 constexpr？

boost::random::independent_bits_engine 需要它

来自 boost 文档的示例：boost.org/doc/libs/1_73_0/libs/multiprecision/doc/html/…

【参考方案1】：

我能够通过将 Independent_bits_engine 固定为所需的最大位数，然后屏蔽所需的位数来实现这一点。

例子：

#include <boost/multiprecision/cpp_int.hpp>
#include <boost/random.hpp>
#include <iostream>

using namespace std;
using namespace boost::multiprecision;
using namespace boost::random;

int main()

    constexpr int bit_limit = 100;
    independent_bits_engine<mt19937, bit_limit, cpp_int> generator;

    // prints random numbers of bit sizes from 1 to bit_limit
    for (int n = 1; n <= bit_limit; n++)
    
        cpp_int rand_num = generator();              // next random value
        cpp_int n_bit_mask = pow(cpp_int2, n) - 1; // n bits mask
        cpp_int n_bit_num = rand_num & n_bit_mask;   // take n lsb
        cout << n_bit_num << "\n";                   // print the n bit random number
    

    return 0;