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C++11 std::generate 和 std::uniform_real_distribution 调用两次给出了奇怪的结果

coder 2024-02-11 原文

在不同的容器上从 STL 调用 std::generate 算法两次产生相同的结果。

假设我想用 -1 之间的随机数填充两个 float 组。和 1. :

std::array<float, 1000> x;
std::array<float, 1000> y;

std::random_device rd;
std::mt19937_64 gen(rd());
std::uniform_real_distribution<float> dis(-1.f, 1.f);
auto rand = std::bind(dis, gen);
std::generate(x.begin(), x.end(), rand);
std::generate(y.begin(), y.end(), rand);

您可以在这里进行测试:http://ideone.com/X712IU .两个数组都填充了完全相同的值:

0:  -0.411968,  -0.411968
1:    0.55158,    0.55158
2:    0.69889,    0.69889
3:  -0.901328,  -0.901328
4:  -0.556142,  -0.556142
5:  -0.798431,  -0.798431
6:  -0.570874,  -0.570874
7:   0.928999,   0.928999
8:   0.118056,   0.118056
9:  -0.655123,  -0.655123

现在，如果我在生成之间创建一个新的生成器，它就可以正常工作了:

std::array<float, 1000> x;
std::array<float, 1000> y;

// Generators in different scopes, OK
std::random_device rd;
{
  std::mt19937_64 gen(rd());
  std::uniform_real_distribution<float> dis(-1.f, 1.f);
  auto rand = std::bind(dis, gen);
  std::generate(x.begin(), x.end(), rand);
}
{
  std::mt19937_64 gen(rd());
  std::uniform_real_distribution<float> dis(-1.f, 1.f);
  auto rand = std::bind(dis, gen);
  std::generate(y.begin(), y.end(), rand);
}

给予:

0:   0.391496,   -0.64993
1:   0.429592,   0.835015
2: 0.00735116,    0.77657
3:  -0.548355, -0.0794801
4:  -0.312095,  -0.119841
5:   0.931296,   0.997449
6:  -0.934924,  -0.832223
7:   0.432267,   0.181224
8:   0.942709,   0.165024
9:   0.315852,  -0.654576

现在使用相同的生成器使用 for 循环，它也能正常工作:

// Both arrays assigned in the same loop, OK
for(size_t i = 0; i < x.size(); ++i)
{
  x[i] = rand();
  y[i] = rand();
}

// Arrays in separated loops, OK
for(size_t i = 0; i < x.size(); ++i)
  x[i] = rand();

for(size_t i = 0; i < y.size(); ++i)
  y[i] = rand();

它看起来像是与 std::generate 相关的东西，但我找不到会导致这种行为的原因。

有什么解释吗？干杯

编辑:

正如 dotcavader 所指出的，问题的出现仅仅是因为生成器对象已被复制(通过 std::bind 和 std::generate)。因此，生成器从两个生成器的内部状态完全相同开始。

为了完成这个答案，Praetorian 和 Casey 给出了两个简单的解决方案:

使用 std::reference_wrapper 在绑定(bind)中存储引用而不是拷贝:

auto rand = std::bind(dis, std::ref(gen));

使用返回引用的 lambda :

auto rand = [&](){ return dis(gen); };

最佳答案

我相信这里发生的是 std::generate 按值获取其生成器参数。一旦你传入它，它就会被复制。这意味着 std::generate 内部发生的事情不会影响您传入的函数对象。

因此您再次调用生成器，并复制相同的生成器函数对象，然后它开始以完全相同的状态生成，包括(在其中某处)用于初始化数字生成的种子。

如果您创建一个不同的生成器函数，即使使用相同的参数，您也必须在其中获取不同的随机种子。这就是您的其他方法产生不同结果的方式。最终，他们的生成器从不同的种子开始。

关于C++11 std::generate 和 std::uniform_real_distribution 调用两次给出了奇怪的结果，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/20671573/

uniform_real_distributiondistributionstd生成器generatec++c++11randomstl

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