c++ - 播种随机数生成器以使用 fork 的好方法是什么？

Question

假设我有一个函数 generateId 来生成随机的 64 位整数。如果我这样写 generateId

uint64_t generateId() {
  static thread_local std::mt19937_64 rng{std::random_device{}()};
  return rng();
}

然后 rng 不会在 fork 后重新播种。运行

int main() {
  std::cout << generateId() << "\n";
  if (fork() == 0) {
    std::cout << "child: " << generateId() << "\n";
  } else {
    std::cout << "parent: " << generateId() << "\n";
  }
  return 0;
}

将为 child 和 parent 打印相同的数字。

有没有一种方法可以编写 generateId 以便它为新进程重新播种但仍然保持高性能。

Answer 1

这是我想出的:

class TlsRandomNumberGenerator {
 public:
   TlsRandomNumberGenerator() {
     pthread_atfork(nullptr, nullptr, OnFork);
   }

   static uint64_t GenerateId() {
     return random_number_generator_();
   }
 private:
  static thread_local std::mt19937_64 random_number_generator_;

  static void OnFork() {
    random_number_generator_.seed(std::random_device{}());
  }
};

thread_local std::mt19937_64 TlsRandomNumberGenerator::random_number_generator_{
    std::random_device{}()};

uint64_t generateId() {
  static TlsRandomNumberGenerator rng;
  return TlsRandomNumberGenerator::GenerateId();
}

它将与 fork 一起工作，但也没有为每个数字生成调用 getpid 的开销，这取决于您使用的 libc 版本可能会或可能不会被缓存，所以可以涉及性能损失。请参阅 getpid 上的注释:

From glibc version 2.3.4 up to and including version 2.24, the glibc wrapper function for getpid() cached PIDs, with the goal of avoiding additional system calls when a process calls getpid() repeatedly.