在多个函数中使用相同的随机数生成器

Question

我相信随机数生成器 (RNG) 应该只播种一次，以确保结果的分布符合预期。

我正在用 C++ 编写一个蒙特卡罗模拟，它由一个主函数（“A”）多次调用另一个函数（“B”）组成，其中在 B 中生成了大量随机数。

目前，我在 B 中执行以下操作：

void B(){
    std::array<int, std::mt19937::state_size> seed_data;
    std::random_device r;

    std::generate(seed_data.begin(), seed_data.end(), std::ref(r));
    std::seed_seq seq(std::begin(seed_data), std::end(seed_data)); //perform warmup
    std::mt19937 eng(seq);

    std::uniform_real_distribution<> randU(0,1);

    double myRandNum = randU(eng);

    //do stuff with my random number
}

如您所见，每次调用函数 B 时，我都会创建一个新的随机数生成器。据我所知，这是浪费时间 - RNG 仍然可以生成更多的随机数！

我已经尝试过制作“eng”extern，但这会在使用 g++ 时产生错误：

错误：“eng”同时具有“extern”和初始化程序 extern std::mt19937 eng(seq);

我怎样才能使随机数生成器“全局”，以便我可以多次使用它？

Answer 1

注意一刀切的规则。 “全球人是邪恶的”就是其中之一。 RNG 应该是一个全局对象。 （警告：每个线程都应该有自己的 RNG！）我倾向于将我的线程包裹在一个单例地图中，但只需在 main() 的开头播种和预热一个就足够了：

std::mt19937 rng;

int main()
{
  // (seed global object 'rng' here)
  rng.dispose(10000); // warm it up

对于您的使用场景（每次调用生成多个 RN），为每个函数调用创建本地分布应该没有任何问题。

另外一件事：std::random_device 不是你的朋友——它可以在任何时候出于各种愚蠢的原因throw。确保将其包装在 try..catch 块中。或者，我建议这样做，使用 平台特定 方式来获取真正的随机数。 （在 Windows 上，使用 Crypto API。在其他一切上，使用 /dev/urandom/。）

希望这会有所帮助。

Answer 2

您不需要传递任何内容或声明任何内容，因为 mt19937 和 uniform_real_distribution 之间的交互是通过全局变量进行的。

std::array<int, std::mt19937::state_size> seed_data;
std::random_device r;

std::generate(seed_data.begin(), seed_data.end(), std::ref(r));
std::seed_seq seq(std::begin(seed_data), std::end(seed_data)); //perform warmup
std::mt19937 eng(seq);


B()

...

void B() 
{

    std::uniform_real_distribution<> randU(0,1);
...