如何有效地使用 C++11 随机生成器？

Question

我正在执行计算实验，这些实验需要可重现。因此，每个实验都使用自己的随机数生成器并记住它的种子：

class Experiment
{
public:
    void operator()();
private:
    unsigned seed_;
    std::mt19937 engine_;
};

问题是引擎需要向下传递到最基本的功能。

假设调用堆栈的下 10 层有一个简单的函数，它需要一个引擎来生成一个介于 0 和 1 之间的随机数。然后需要将该引擎传递给这 10 个调用中的每一个，从而使代码成为乱七八糟的。

我考虑并拒绝了这两种方法：

1. global engine:

我会有一个全局引擎，所有的基本函数都会调用这个引擎。但是，如果我想在不同的线程中运行多个实验，这可能会导致问题。我在多线程方面的经验为零，但我得到了很多针对全局的建议，尤其是在多线程应用程序中，我不想朝着错误的方向迈出一步。

2. local engine in each small function.

每个函数都会在堆栈上创建一个引擎，使用它并在返回时销毁它。然而，这可能会导致性能问题，因为随机数生成器是一个大而复杂的对象。在我的实现中，它有 5000 个字节。

我应该使用什么方法？

Answer 1

获得可重现随机数的唯一方法是在初始化随机数生成器时使用种子。 对于速度，您不必太在意，因为这些对象并没有那么大。

这是一个例子

#include "stdafx.h"
// uniform_real_distribution
#include <iostream>
#include <random>
#include <vector>
#include <thread>


void generateNumbers(std::vector<double>& vRes, unsigned int nbNumbers, int seed, double & sum)
{
    std::default_random_engine generator(seed);//forcing this parameter will force the results to      be the samme so you only need to keep track  of one number
    std::uniform_real_distribution<double> distribution(0.0,1.0);//uniform distribution between 0 and 1.0

   sum=0.0;
   vRes.resize(nbNumbers);
   for (unsigned int i=0;i<nbNumbers;++i)
   {
       vRes[i]=distribution(generator);
       sum+=vRes[i];
   }
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    const unsigned int nbNumbers=1000000;
    const int seed=100;
    const int nbThreads=300;
    std::vector<std::vector<double > > vTest(nbThreads);
    std::vector<double> vSum(nbThreads);//vector of checksums: all numbers should be the same as we sum the same random numbers

    for (int currThread=0;currThread<nbThreads;++currThread)
    {
        std::thread th(&generateNumbers, vTest[currThread],nbNumbers,seed,std::ref(vSum[currThread]));
        th.join();
    }

    return 0;
}

此代码在 Release Visual Studio 2012 中的运行时间不到 10 秒。通过使用更少的线程（线程创建很耗时）可以大大改进它，但这给出了想法。

希望对你有帮助，