在 C++ 中生成随机数答案

【问题标题】：generate random number in c++在 C++ 中生成随机数
【发布时间】：2019-05-15 07:58:10
【问题描述】：

我的任务是在 C++ 中生成数万个随机数。我在 C++ 中搜索了很多关于随机数的信息并查找了 C++ 参考资料，但现在我很困惑。

据我所知，random_device 是一个非确定性的随机数生成器，但是每次我重新运行我的程序时，random_device 生成的随机数都是一样的。那么如何给random_device设置一个种子，让程序重启时随机数不一样呢？

而且我读到“如果您尝试从中获取大量数字，std::random_device 可能会耗尽熵。这可能会导致它阻塞，直到您移动鼠标或其他东西”。这意味着我的程序可能会在某个时间暂停。我怎样才能避免这种情况发生？

【问题讨论】：

你用的是什么编译器？ std::random_device 在MinGW 中损坏。
我在ubuntu下使用的是GNU或者g++。
你能发布一些重现问题的简短示例代码吗？
我认为这个答案可能会回答你的一些问题：stackoverflow.com/questions/50662280/…
为什么每次运行的程序都需要不同的设置？

标签： c++ random random-seed

【解决方案1】：

从here可以看出std::random_device并不总是保证是非确定性的：

std::random_device 可以根据实现定义的伪随机数引擎实现如果非确定性源（例如硬件设备）不可用于实现。在这种情况下，每个 std::random_device 对象可能会生成相同的数字序列。

在Linux上，根据here默认使用/dev/urandom或RDRND CPU指令：

libc++ 和 libstdc++ 中的实现期望 token 是读取时产生随机数的字符设备的名称，默认值为“/dev/urandom”，尽管 where CPU 指令 RDRND 可用，libstdc++ 使用它作为默认值。

不会阻止。您可以使用方法here 切换到更安全的设备/dev/random，但如果没有足够的熵，该设备将阻塞。

在 Windows 上，我不确定这样的设备，因此它可能会退回到一些需要某种种子的 PRNG。

要跨平台解决问题，正如@Binara 提到的，您可以使用<cstdlib> 中的std::rand。此函数不会阻塞，您可以使用std::srand(somethingLikeCurrentTime) 使其some-what 不确定。

正如@user1118321 提到的，如果您想使用更安全的 PRNG，您可以考虑使用std::mersenne_twister_engine 并使用std::random_device 来生成它的种子。建议使用这种方法here。

【讨论】：

【解决方案2】：

假设您不需要加密安全的随机数生成，那么您可以使用std::mt19937 随机生成器。这是Meresenne Twister 随机生成器，它在重复之前有 2¹⁹⁹³⁷ 次迭代。我过去是这样使用它的：

std::array<int, std::mt19937::state_size> seedData;
std::random_device  randDevice;
std::mt19937 eng;
std::uniform_real_distribution<double> randGen(0, 1);
std::generate_n(seedData.data(), seedData.size(), std::ref(randDevice));
std::seed_seq seq(std::begin(seedData), std::end(seedData));
eng.seed(seq);

这将创建一个包含适当大小的种子的数组。它创建一个随机设备来设置种子。然后它创建一个mt19937 随机生成器引擎来生成数字。要使用它生成 0 到 1 之间的值，您可以像这样使用std::uniform_real_distribution：

double randVal = randGen(eng);

【讨论】：