使用pthread在C中生成随机数的最正确方法是什么
我有几个并发运行的线程，每个线程都必须生成随机数。 我想了解是否存在要遵循的模式，以了解在主线程中使用srand初始化随机生成器是否正确，或者每个线程是否必须初始化其自己的随机生成器。 似乎rand / srand没有被设计为与线程一起使用，我想知道如何处理线程和随机数。 谢谢
编辑：我需要纯随机数，但我也有兴趣为测试目的生成确定性序列。 我在Linux上，但我更喜欢尽可能地编写代码。
在Linux上，您可以将rand_r（）用于普通生成器或drand48_r（）函数以获得更好的生成器。 两者都是rand()和drand48()线程安全替换，通过采用由当前状态组成的单个参数，而不是使用全局状态。
关于初始化的问题，上面的两个生成器都允许你在你想要的任何点播种，所以在产生你的线程之前你不会被迫播种它们。
当使用线程并进行例如模拟时，将随机生成器独立是非常重要的。 首先，它们之间的依赖关系可能会对结果产生偏差，然后对随机生成器状态的访问控制机制很可能会降低执行速度。
在POSIX系统（你似乎是）上有*rand48系列函数，其中erand48 ， nrand48和jrand48将随机生成器的状态作为输入值。 因此，您可以在每个线程中轻松拥有独立状态。 那些你可以使用已知数字（例如你的线程数）进行初始化，并且你有一个可重现的随机数序列。 或者，您可以使用不可预测的内容对其进行初始化，例如当前时间和数字，以使序列在每次执行时都有所不同。
在Windows上，您可以使用rand_s（）函数，该函数是线程安全的。 如果你已经在使用Boost，那么boost :: random是胜任的（虽然我很欣赏这是标记C，而不是C ++）。
rand_r是线程安全的，但也是可重入的。
下面的代码使用xorshift算法生成uint128_t pseuso-random数字。
附加属性：
- 共享重入
- 无锁
- 线程安全
- 超快
- 来自两个变异的enthropy来源
uintx_types.h：
#ifndef UINTX_TYPES_H_INCLUDED #define UINTX_TYPES_H_INCLUDED #include #include typedef __uint128_t uint128_t; typedef __uint64_t uint64_t; #define UINT128_C(hi, lo) (((uint128_t)(hi) << 64) | (uint128_t)(lo)) #define UINT128_MIN UINT128_C( 0x0000000000000000, 0x0000000000000000 ) #define UINT128_0 UINT128_MIN #define UINT128_MAX (~(UINT128_0) - 1) #endif // UINTX_TYPES_H_INCLUDED
lf.h：
#ifndef LF_H_INCLUDED #define LF_H_INCLUDED #define AAF(ADDR, VAL) __sync_add_and_fetch((ADDR), (VAL)) #endif // LF_H_INCLUDED
rand.h：
#ifndef RAND_H_INCLUDED #define RAND_H_INCLUDED #include #include #include #include #include #include #include #include #include "lf.h" #include "uintx_types.h" #define URANDOM "/dev/random" void srand_init(void); uint128_t rand_range_128(uint128_t min, uint128_t max); #endif // RAND_H_INCLUDED
rand.c：
#include "rand.h" uint64_t r[2]; uint64_t xorshift64star(int index) { uint64_t x; x = r[index]; x ^= x >> 12; // a x ^= x << 25; // b x ^= x >> 27; // c x = x * UINT64_C(2685821657736338717); return AAF(&r[index], x); } void srand_init(void) { struct timespec ts; size_t nbytes; ssize_t bytes_read; int fd; clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &ts); r[0] = (uint64_t)(ts.tv_sec * 1.0e9 + ts.tv_nsec); xorshift64star(0); if ((fd = open(URANDOM, O_RDONLY, S_IRUSR | S_IRGRP | S_IROTH)) == -1) { r[1] = r[0] + 1; xorshift64star(1); } else { nbytes = sizeof(r[1]); bytes_read = read(fd, &r[1], nbytes); if ((bytes_read == 0) || (r[1] == 0ull)) { r[1] = r[0] + 1; xorshift64star(1); } close(fd); } } uint64_t rand_64(void) { return xorshift64star(0); } uint128_t rand_128(void) { uint128_t r; r = xorshift64star(0); r = (r << 64) | xorshift64star(1); return r; } uint128_t rand_range_128(uint128_t min, uint128_t max) { return (rand_128() % (max+1-min))+min; }
test.c的：
#define KEYS 1000 int main(int argc, char **argv) { int i; uint128_t key; srand_init(); for(i = 0; i <= KEYS; i++) { key = rand_range_128(UINT128_MIN, UINT128_MAX); printf("%016"PRIx64"%016"PRIx64"\n", (uint64_t)(key >> 64), (uint64_t)key); } return 0; }
在Linux下用gcc（4.9.2）编译。
这个链接提供了一些从/ dev / random读取的代码 – 这应该是线程安全的 – 问题是同样的：
读/ dev / urandom线程安全吗？
在Linux系统上，您可以使用以下function：
size_t random_between_range( size_t min, size_t max ){ unsigned short state[3]; unsigned int seed = time(NULL) + (unsigned int) pthread_self(); memcpy(state, &seed, sizeof(seed)); return min + nrand48(state) % (max - min ); }
在这里我不得不说，我不知道这个函数生成的数字是否适合正态分布，换句话说，如果这个函数是范围内的有效RNG（min，max），但至少对我来说写一个简单的需要一些随机数的基准。
如您所见，该函数利用POSIX线程ID来重新排列随机种子。 这样做，每个线程都有自己的随机种子，而不是使用全局状态，具体取决于time(NULL)