c++ - c++11 中只有 std::mt19937 的实例重复值

Question

在程序中，经常会在不同的类中生成随机数。所以我想创建一个返回生成器 std::mt19937 的单个实例的类。我还考虑到某些编译器不适用于 std::random_device (为此，请检查熵的值)。我创建了一个类单例。

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

class RandomGenerator
{
public:
    static RandomGenerator& Instance() {
        static RandomGenerator s;
        return s;
    }
    std::mt19937 get();

private:
    RandomGenerator();
    ~RandomGenerator() {}

    RandomGenerator(RandomGenerator const&) = delete;
    RandomGenerator& operator= (RandomGenerator const&) = delete;

    std::mt19937 mt;
};

RandomGenerator::RandomGenerator() {
    std::random_device rd;

    if (rd.entropy() != 0) {
        mt.seed(rd());
    }
    else {
        auto seed = std::chrono::high_resolution_clock::now().time_since_epoch().count();
        mt.seed(seed);
    }
}

std::mt19937 RandomGenerator::get() {
    return mt;
}

int main() {

    std::mt19937 &mt = RandomGenerator::Instance().get();
    std::uniform_real_distribution<double> dist(0.0, 1.0);
    for (std::size_t i = 0; i < 5; i++)
        std::cout << dist(mt) << "\n";

    std::cout << "\n";

    std::mt19937 &mt2 = RandomGenerator::Instance().get();
    std::uniform_real_distribution<double> dist2(0.0, 1.0);
    for (std::size_t i = 0; i < 5; i++)
        std::cout << dist2(mt2) << "\n";

    return 0;
}

但是当我退出类生成器 std::mt19937 时，随机数开始重复。如何避免呢？

0.389459
0.68052
0.508421
0.0758856
0.0137491

0.389459
0.68052
0.508421
0.0758856
0.0137491

附注有没有比时间更好的初始化生成器的方法？

解决方案

在以下编译器下进行了测试:Visual Studio、MinGW、DevC++。

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

class RandomGenerator
{
public:
    static RandomGenerator& Instance() {
        static RandomGenerator s;
        return s;
    }
    std::mt19937 & get();

private:
    RandomGenerator();
    ~RandomGenerator() {}

    RandomGenerator(RandomGenerator const&) = delete;
    RandomGenerator& operator= (RandomGenerator const&) = delete;

    std::mt19937 mt;
};

RandomGenerator::RandomGenerator() {
    std::random_device rd;

    if (rd.entropy() != 0) {
        mt.seed(rd());
    }
    else {
        auto seed = std::chrono::high_resolution_clock::now().time_since_epoch().count();
        mt.seed(seed);
    }
}

std::mt19937 & RandomGenerator::get() {
    return mt;
}

int main() {

    std::mt19937 &mt = RandomGenerator::Instance().get();
    std::uniform_real_distribution<double> dist(0.0, 1.0);
    for (std::size_t i = 0; i < 5; i++)
        std::cout << dist(mt) << "\n";

    std::cout << "\n";

    std::mt19937 &mt2 = RandomGenerator::Instance().get();
    std::uniform_real_distribution<double> dist2(0.0, 1.0);
    for (std::size_t i = 0; i < 5; i++)
        std::cout << dist2(mt2) << "\n";

    return 0;
}

Answer 1

std::mt19937 get(); 返回一个拷贝。每次调用 get() 时，您都会复制引擎的初始状态。 mt19937是一个伪随机引擎，每个状态都会产生一个预定的序列。如果两个实例的状态相同，它们将产生相同的序列。让函数返回一个引用，以便单例实例的状态随着生成的每个新数字而更新。

std::mt19937 & RandomGenerator::get() {
    return mt;
}