c++ - 为什么 c++11 随机分布是可变的？

Question

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

Answer 1

一开始我误解了这个问题，但是现在我明白了，这是一个很好的问题。一些深挖<random>的实现源码for g++ 给出了以下内容(为清楚起见省略了一些位):

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 _ ，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结构，包含 2 个整数值 - 实际上是一个范围。 operator()只在这里声明，没有定义。更多的挖掘将我们带到了定义上。代替在这里发布所有代码，这非常丑陋(而且相当长)，只要说这个函数内部没有任何变化就足够了。实际上，添加 const to 定义和声明将愉快地编译。

那么问题就变成了，对于其他所有发行版都是这样吗？答案是不。如果我们看一下 std::normal_distribution 的实现，我们发现:

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!

这只是理论上的，但我想它不限于 const 的原因是允许实现者在需要时改变他们的实现。此外，它保持了更统一的界面 - 如果一些 operator()是 const有些不是- const ，一切都变得有些困惑。

但是，为什么他们不简单地将它们设为 const 并让实现者使用 mutable我不确定。很可能，除非附近有人参与了这部分标准化工作，否则您可能无法得到很好的答案。

编辑:正如 MattieuM 指出的，mutable并且多个线程不能很好地协同工作。

顺便说一句，std::normal_distribution一次生成两个值，缓存一个(因此是 _M_saved )。 operator<<它定义的实际让你在下次调用 operator() 之前看到这个值。 :

#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 .