为什么c ++ 11随机分布是可变的？

Question

我认为c ++ 11随机分布(uniform_int_distribution例如)生成的值仅取决于传递给它的生成器的状态operator().但是,由于某些原因const,签名中没有说明符operator().这是什么意思,我应该如何将分布作为函数参数传递？我认为我必须将它作为任何非相互参数传递:通过const引用,但现在我不确定.

Answer 1

我起初误解了这个问题,然而,现在我明白了,这是一个很好的问题.一些深入研究<random>g ++ 实现的来源给出了以下内容(为清楚起见,省略了一些内容):

template<typename _IntType = int>
  class uniform_int_distribution
  {

  struct param_type
  {
    typedef uniform_int_distribution<_IntType> distribution_type;

    explicit
    param_type(_IntType __a = 0,
       _IntType __b = std::numeric_limits<_IntType>::max())
    : _M_a(__a), _M_b(__b)
    {
      _GLIBCXX_DEBUG_ASSERT(_M_a <= _M_b);
    }

     private:
    _IntType _M_a;
    _IntType _M_b;
};

public:
  /**
   * @brief Constructs a uniform distribution object.
   */
  explicit
  uniform_int_distribution(_IntType __a = 0,
           _IntType __b = std::numeric_limits<_IntType>::max())
  : _M_param(__a, __b)
  { }

  explicit
  uniform_int_distribution(const param_type& __p)
  : _M_param(__p)
  { }

  template<typename _UniformRandomNumberGenerator>
result_type
operator()(_UniformRandomNumberGenerator& __urng)
    { return this->operator()(__urng, this->param()); }

  template<typename _UniformRandomNumberGenerator>
result_type
operator()(_UniformRandomNumberGenerator& __urng,
       const param_type& __p);

  param_type _M_param;
};

如果我们斜视所有的_,我们可以看到它只有一个成员参数param_type _M_param,它本身只是一个嵌套的结构,包含2个整数值 - 实际上是一个范围.operator()仅在此处声明,未定义.更多挖掘将我们带入了定义.代替在这里发布所有代码,这是相当丑陋(而且相当长),只需说这个函数内没有任何变异.实际上,添加const到定义和声明将很乐意编译.

那么问题就变成了,对于其他所有发行版都是如此吗？答案是不.如果我们查看实现std::normal_distribution,我们会发现:

template<typename _RealType>
template<typename _UniformRandomNumberGenerator>
  typename normal_distribution<_RealType>::result_type
  normal_distribution<_RealType>::
  operator()(_UniformRandomNumberGenerator& __urng,
     const param_type& __param)
  {
result_type __ret;
__detail::_Adaptor<_UniformRandomNumberGenerator, result_type>
  __aurng(__urng);

    //Mutation!
if (_M_saved_available)
  {
    _M_saved_available = false;
    __ret = _M_saved;
  }
    //Mutation!

这只是理论化,但我想它不受限制的原因const是允许实现者在需要时改变它们的实现.此外,它保持一个更统一的界面 - 如果有些operator()是非const,有些是非const,它都变得有点混乱.

但是,为什么他们不是简单地让它们成为常量而让实施者利用mutable我不确定.可能,除非这里的某个人参与了标准化工作的这一部分,否则你可能无法得到一个好的答案.

编辑:正如MattieuM指出的那样,mutable多个线程不能很好地协同工作.

就像一个小问题一样,std::normal_distribution一次生成两个值,缓存一个(因此_M_saved).将operator<<它定义其实可以让你在下次调用之前看到这个值operator():

#include <random>
#include <iostream>
#include <chrono>

std::default_random_engine eng(std::chrono::system_clock::now().time_since_epoch().count());
std::normal_distribution<> d(0, 1);

int main()
{
   auto k = d(eng);
   std::cout << k << "\n";
   std::cout << d << "\n";
   std::cout << d(eng) << "\n";
}

这里,输出格式是mu sigma nextval.