如何编写随机数生成器函数？

Question

故事：在C++中使用rand()函数可以得到随机数，使用%可以设置范围。但是，如果我还想添加偏差，那么我还必须在结果中添加偏差。这是太多的工作要做，所以我决定编写自己的函数来处理这个问题。但是我被困在某一点上。

我知道，每次程序运行时我都必须输入一个新序列（srand(time(NULL))），否则我会一直得到相同的数字。

最明显的方法是在main() 函数中插入srand(time(NULL))。但是，我不想这样做，我希望它以某种方式在我包含 .h 文件时自动完成。

假设myFunctions.h:

#include <iostream>
#include <string>
#include <vector>
#include <cstdio>
#include <ctime>

int randint(int start, int end);

和myFunctions.cpp:

#include "myFunctions.h"

/* [start,end) */
int randint(int start, int end)
{

    return (rand() % (end - start)) + start;

}

现在，我很困惑应该在哪里添加srand()。如果我在randint() 定义中这样做，我假设，因为时间差太小，time(NULL) 将为循环的每个步骤评估相同的值，并且它会一直提供相同的种子我想在很短的时间内得到随机数，比如：

for(int i = 0; i < 50; i++){
    std::cout << randint(0, 3) << std::endl;
}

输出是相同的数字，50 次。所以这证实了我的猜想。

我在我的 randint() 定义中尝试过类似的东西，

int randint(int start, int end)
{

    #ifndef SEED
        srand(time(NULL));
        #define SEED
    #endif 

    return (rand() % (end - start)) + start;

}

但是，它也不起作用，因为我认为 #ifndef 只在预处理阶段执行一次。

所以，在这些尝试之后，我尝试在我的 .h 文件的开头调用 srand()，但我发现事实上你不能在任何函数之外调用函数（例如main() .)

简而言之，我现在陷入困境，任何帮助将不胜感激。

Answer 1

如果我是你，我会实现一个类来包装所有函数。你可以称它为 randomGen 或类似的名称，然后在该类中包含你想要使用的所有函数。然后包含一个调用srand() 的构造函数。然后你可以在 main 中创建一个 randomGen 对象，然后你可以继续生成你的随机数。

Answer 2

使用从 C++11 开始提供的 call_once 函数。这需要使用<mutex>。您必须创建一个once_flag 辅助对象。 f 必须是静态的，因此它通过函数调用持续存在。此示例使用 lambda，但您可以轻松地在此之上创建一个名为 seedrand() 或其他任何内容的常规旧函数，并将其作为参数传递。

示例取自 https://en.cppreference.com/w/cpp/thread/call_once 并经过修改以适合您的程序。

#include <iostream>
#include <mutex>

int randint(int start, int end)
{
    static std::once_flag f;
    std::call_once(f, []() {srand(time(NULL)); std::cout << "Random Seeded\n"; });

    return (rand() % (end - start)) + start;
}

int main(int argc, char** argv)
{
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        std::cout << i << ": " << randint(1, 100) << "\n";
    }
}

如果您想直接将srand 作为函数传递，则必须将其参数作为附加参数传递。注意srand 后面缺少()。您不想将srand 的RESULT 传递给call_once，您想传递函数本身。 call_once 会为你打电话。

static std::once_flag f;
std::call_once(f, srand, time(NULL)); // notice the lack of () after srand

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编辑：std::call_once 太过分了

你需要用pthread 编译这个事实是荒谬的。 std::call_once 只有在你有多个线程调用同一段代码并且只希望它执行一次的情况下才应该用于执行此类操作。

更简单的解决方案是只使用静态布尔值：

int randint(int start, int end)
{
    static bool seeded = false;
    if (!seeded)
    {
        srand(time(NULL));
        seeded = true;
    }

    return (rand() % (end - start)) + start;
}