最小化 lambda 表达式的对象范围

Question

我想知道 C++ 中是否有一些我还不知道的工具可以在以下简单示例中最小化我的对象和函数的范围，其中我用随机骰子滚动填充向量：

std::vector<int> dice_samples(10);
std::mt19937_64 m_gen;
std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 6);

std::generate(dice_sample.begin(), dice_sample.end(), [&](){
    return dist(m_gen);
    });

理想情况下，我希望生成器和分发都在生成调用范围内。我可以将它们的构造移到 lambda 表达式中，但这样的事情似乎效率极低，因为我将在每次调用时构造一个生成器和分布：

std::vector<int> dice_samples(10);

std::generate(dice_sample.begin(), dice_sample.end(), [](){
    std::mt19937_64 m_gen;
    std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 6);
    return dist(m_gen);
    });

换句话说，有没有办法在函数调用或 lambda 表达式中确定对象的构造和销毁范围？还是在最新版本的 C++ 中还不能做到这一点？

Answer 1

您可以使用带有初始化程序的捕获（但 lambda 必须是 mutable，因为生成器不能是 const）：

std::vector<int> dice_samples(10);

std::generate(dice_samples.begin(), dice_samples.end(), [m_gen=std::mt19937_64{}, dist=std::uniform_int_distribution<int>{}]() mutable {
    return dist(m_gen);
});

或者您可以创建另一个范围：

std::vector<int> dice_samples(10);

{
    std::mt19937_64 m_gen;
    std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 6);

    std::generate(dice_sample.begin(), dice_sample.end(), [&](){
        return dist(m_gen);
    });
}

Answer 2

有多种可能的解决方案。首先，您可以将变量和对std::generate 的调用放在一个范围内：

std::vector<int> dice_samples(10);
{
    std::mt19937_64 m_gen;
    std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 6);
    std::generate(dice_sample.begin(), dice_sample.end(), [&m_gen, &dist](){
        return dist(m_gen);
    });
}

您还可以在 lambda 中使用 static 变量：

std::vector<int> dice_samples(10);
std::generate(dice_sample.begin(), dice_sample.end(), [&m_gen, &dist](){
    static std::mt19937_64 m_gen;
    static std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 6);
    return dist(m_gen);
});

请注意，static 可变变量会带来一些开销，因为编译器需要在第一次以线程安全的方式调用函数时初始化它们：

在块范围内使用说明符 static 或 thread_local (C++11 起) 声明的变量具有静态或线程 (C++11 起) 存储持续时间，但在控制第一次通过它们的声明时被初始化（除非它们的初始化是零或常量初始化，可以在第一次进入块之前执行）。在所有进一步的调用中，都会跳过声明。

（见static local variables）

在您的情况下，这应该可以忽略不计。 还要记住，改变 static 变量不是线程安全的。您在使用 PRNG 时对其进行了变异。