c++ - 来自函数的随机整数总是返回相同的数字 - 为什么？

Question

我目前正在学习 C++，对 random_device 有疑问。

我正在尝试模拟 monty hall 问题。为此，我需要随机整数来选择随机门。为此，我尝试制作一个返回随机整数的函数。

int guessGetRandomIndex() {
    std::random_device rd; // obtain a random number from hardware
    std::mt19937 eng(rd()); // seed the generator
    std::uniform_int_distribution<> distr(0, 2);
    return distr(eng);

然而，当我尝试在 main() 中获取随机整数时，我总是得到相同的数字。

    vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
for (auto & j : v){
    int random = guessGetRandomIndex();
    std::cout << random << ' ';
}    
 Output: 1 1 1 1 1 etc.

然而，当我将随机设备放入主循环并在那里执行相同操作时，我设法获得了随机整数。

    std::random_device rd; // obtain a random number from hardware
std::mt19937 eng(rd()); // seed the generator
std::uniform_int_distribution<> distr(0, 2); // define the range
vector<int> v = {0, 1, 2, 3, 4, 5};
for (auto & j : v){

    std::cout << distr(eng) << ' ';
}   

 Output: 1 2 1 2 0 1

这是为什么呢？我只是想封装随机设备。我认为每次调用类似于 Pythons random.randint 的函数时它都会生成新的随机数，但我认为 C++ 中还有其他事情发生。

提前致谢。

Answer 1

每次调用 guessGetRandomIndex 时，您都会创建一个新的 std::random_device 和 std::mt19937 生成器。将它们标记为 static 或通过引用将它们传递给函数以避免重新实例化它们:

int guessGetRandomIndex() {
    static std::random_device rd; // obtain a random number from hardware
    static std::mt19937 eng(rd()); // seed the generator
    std::uniform_int_distribution<> distr(0, 2);
    return distr(eng);
}

为了生成伪随机数，标准库提供的生成器包含一个内部状态，每次生成值时都会发生变化。如果您不断重新实例化生成器，内部状态将始终与其初始状态匹配，因此始终生成相同的数字。