C++ - 模板化均匀分布？

Question

目前我正在重载这个函数来生成一个随机数：

float GetRand(float lower, float upper) {                                                                                                                                                      
    std::random_device rd;                                                                                                                                                                    
    std::mt19937_64 mt(rd());                                                                                                                                                                 
    std::uniform_real_distribution<float> dist(lower,upper);                                                                                                                                  
    return dist(mt);                                                                                                                                                                            
}                                                                                                                                                                                              

int GetRand(int lower, int upper) {                                                                                                                                                            
    std::random_device rd;                                                                                                                                                                    
    std::mt19937_64 mt(rd());                                                                                                                                                                 
    std::uniform_int_distribution<int> dist(lower,upper);                                                                                                                                     
    return dist(mt);                                                                                                                                                                          
}                                                                                                                                                                                             

是否可以使用模板来做到这一点？我不知道如何模板分发。

Answer 1

我们可以将两种重载统一GetRand为一个函数模板。

首先，请注意，std::uniform_real_distribution<T>如果T不是float,double和 中的一个， 的效果是未定义的long double。例如，C++ 标准草案 n4687 中的29.6.1.1 一般要求 [rand.req.genl]指出：

在本子条款29.6 中，实例化模板的效果：

...

d) 具有名为RealType的模板类型参数是未定义的，除非相应的模板参数是 cv-unqualified 并且是float、double或long double 之一。

另外，29.6 .8.2.2 Class template uniform_real_distribution [rand.dist.uni.real]std::uniform_real_distribution用模板类型参数描述RealType，因此std::uniform_real_distribution<int>未定义：

template<class RealType = double>
class uniform_real_distribution {
    ...
};

此外，对于 存在类似的限制std::uniform_int_distribution<T>。因此，我们需要之间切换的分布类型std::uniform_real_distribution<T>和std::uniform_int_distribution<T>根据T。

我们可以使用std::is_floating_point和检查上述限制std::is_integral并进行以下切换：

#include <random>
#include <type_traits>

template<class T>
using uniform_distribution = 
typename std::conditional<
    std::is_floating_point<T>::value,
    std::uniform_real_distribution<T>,
    typename std::conditional<
        std::is_integral<T>::value,
        std::uniform_int_distribution<T>,
        void
    >::type
>::type;

那么GetRand可以将的两个重载统一到下面的函数模板中。在这里，我也避免递归建设std::mt19937_64，使函数线程安全的应用接受的答案在这个职位。

template <class T>
T GetRand(T lower, T upper)
{
    static thread_local std::mt19937_64 mt(std::random_device{}());
    uniform_distribution<T> dist(lower,upper);

    return dist(mt);
}

最后，调用方将如下所示：

演示

auto i = GetRand<int>   (0, 1); // 0 or 1
auto f = GetRand<float> (0, 1); // [0, 1)
auto d = GetRand<double>(0, 1); // [0, 1)