与实例相关的确定性随机数生成器（与线程无关）答案

【问题标题】：Deterministic random number generator tied to instance (thread independent)与实例相关的确定性随机数生成器（与线程无关）
【发布时间】：2011-09-21 23:51:31
【问题描述】：

这里已经很好地介绍了随机数，所以我会保持简短。

我使用srand 和rand 在模拟中生成一些确定性随机数。但是，当在单独的线程上同时运行多个模拟时，单个序列会变得混乱并变得不确定，因为所有线程都来自同一个池。有没有一种简单的方法可以“绑定”rand 以从特定实例中提取？还是我必须切换到Boost.Random 之类的东西？

【问题讨论】：

如果你的srand 和rand 共享全局状态，你怎么知道它们是线程安全的？
这实际上是一个非常好的点大卫。 0_o
其实，快速跟进问题。我现在使用了来自 boost 的随机标头，但即使我使用种子值，我也会为不同的编译选项（调试与发布等）获得不同的随机数。这是意料之中的吗？
后续问题应显示为新问题。
不，这听起来很奇怪。

标签： c++ multithreading random generator

【解决方案1】：

我的 C++ 随机数库 RandomLib 的文档包含在 OpenMP 中使用并行数流的图示；看 http://randomlib.sourceforge.net/html/parallel.html。你可能是能够将那里提出的想法适应您的应用程序。

【讨论】：

【解决方案2】：

您可以使用此代码，为每个线程保留一个rnd_state 结构。您可以使用rand() 初始化 rnd_state。这只是一个想法，这是一个合理的 RNG。

来自linux内核源代码（random32.c）

rnd_state 中的值应该被初始化为：s1 > 1, s2 > 7, s3 > 15。

论文声称这是一个最大等分布的组合 Tausworthe 生成器基于来自 GNU Scientific Library 1.5（2004 年 6 月 30 日）的代码

struct rnd_state {
    u32 s1, s2, s3;
};

static u32 __random32(struct rnd_state *state)
{
#define TAUSWORTHE(s,a,b,c,d) ((s&c)<<d) ^ (((s <<a) ^ s)>>b)

    state->s1 = TAUSWORTHE(state->s1, 13, 19, 4294967294UL, 12);
    state->s2 = TAUSWORTHE(state->s2, 2, 25, 4294967288UL, 4);
    state->s3 = TAUSWORTHE(state->s3, 3, 11, 4294967280UL, 17);

    return (state->s1 ^ state->s2 ^ state->s3);
}

学术界：http://www.iro.umontreal.ca/~lecuyer/myftp/papers/tausme.ps

【讨论】：

仅供参考，32 位 4 分量和 64 位 5 分量 Tausworthe 生成器（在this 论文中描述）可以在iro.umontreal.ca/~simardr/rng 找到（分别为lfsr113.c 和lfsr258.c） .它们似乎是对您答案中的 3 个组件生成器的改进。
顺便问一下，你知道你列出的 Tausworthe 的正确性的任何测试吗（即第百万个值应该是 xxx）？

【解决方案3】：

您的编译器很可能已经有类似 Boost.Random 的东西。

C++0x 包含一个基于 Boost.Random 的 <random> 标头（这里和那里有一些调整）。

在此之前，TR1，一组“半标准”库也可用于大多数编译器，其中包含几乎相同的 <random> 标头。

【讨论】：

【解决方案4】：

我强烈建议使用 <random> 或 <tr1/random> 来细粒度地访问高质量的 PRNG 类，您可以在每个线程中实例化一个，完全控制它们的种子，从而完全控制它们产生的随机数序列。

【讨论】：

【解决方案5】：

在 Linux 上，rand_r 是 rand 的可重入版本，但它是一个相当弱的 PRNG，因此可能需要使用 *rand48_r 系列函数中的一些东西。

rand_s 是 Windows 上rand 的可重入版本，但由于它的状态是 unsigned int，它也必然是相当弱的。

长话短说，使用 Boost.Random 可能会更好。

【讨论】：

【解决方案6】：

一堆 PRNG 被添加到标准库中。另一种选择是为每个线程预先生成大量数字，然后一次发出一个。

【讨论】：