将 uint64_t rdtsc 值转换为 uint32_t答案

【问题标题】：Converting a uint64_t rdtsc value to a uint32_t将 uint64_t rdtsc 值转换为 uint32_t
【发布时间】：2023-04-01 00:26:01
【问题描述】：

我有一个使用 Xorshift128PlusKey 的 RNG 函数 xorshift128plus：

/** 
        * \brief Keys for scalar xorshift128. Must be non-zero.
        * These are modified by xorshift128plus.
        */
        struct Xorshift128PlusKey
        {
            uint64_t s1;
            uint64_t s2;
        };

        /** 
        * \brief Return a new 64-bit random number.
        */
        uint64_t xorshift128plus(Xorshift128PlusKey* key);

我想使用 rdtsc（处理器时间戳）为我的 RNG 播种。问题是msvc下的__rdtsc内在函数返回一个64位无符号整数，而种子必须是一个32位无符号整数。将 rdtsc 转换为种子同时保持随机性的最佳方法是什么。转换必须尽可能快。

我无法使用 std lib 或 boost。（用于游戏引擎）

【问题讨论】：

我想“保持随机性”是相对的；您将丢失一半的信息。
您希望在可以保留的时间戳中找到什么随机性？唯一模糊随机的是机器上次启动的时间（这可能根本不是随机的，例如，如果您的程序在启动时自动运行）。既然低 32 位比高位变化快得多，为什么不直接采用低 32 位呢？

标签： c++ random integer unsigned-integer rdtsc

【解决方案1】：

64 位处理器时间戳根本不是随机的，因此在将其缩小到 32 位时无需保留随机性。您可以简单地使用最不重要的 32 位作为种子。随机性是 PRNG 的责任，而不是种子的责任。

unsigned __int64 tsc = __rdtsc();
uint32_t seed = static_cast<uint32_t>(tsc & 0xFFFFFFFF);

【讨论】：

或者像正常人一样写uint32_t seed = __rdtsc();，让编译器把高位丢掉。（如果您想真正迂腐，您可能必须先将其强制转换或分配给uint64_t，以便在缩小时得到无符号溢出而不是有符号溢出。但是强制转换和ANDing 似乎毫无意义。）
@PeterCordes 谢谢，这里发布的代码是为了说明/教育目的而编写的。它等同于您的建议，并且优化编译器很可能会生成相同的指令。
您可能还需要强制转换以避免编译器警告。
是的，编译器知道如何优化这一切，事实上也这样做了。 (godbolt.org/g/t423Ts)。你是对的，如果你启用-Wall，MSVC 会发出警告，但是 MSVC 自己的头文件会用-Wall 发出警告。 gcc/clang/icc 即使使用-Wall -Wextra -Wpedantic 也不会发出警告。我通常不使用 MSVC，所以我只习惯 gcc/clang -Wall 警告。我仍然认为& 0xFFFFFFFF 的可读性更差，因为您必须计算数字以确保有 8 个或更多，所以它实际上是一个空操作。省略它不会导致警告。
顺便说一句，__rdtsc() 被定义为返回一个 unsigned 64 位类型，未签名，所以这从来不是问题。带有一个下划线的_rdtsc() 记录为returning signed __int64 by Intel。