c++ - 如何为 GSL(GNU 科学图书馆)改编 C++ 风格的随机数引擎？

Question

我有一个满足 C++ 随机数引擎要求的 PRNG，如所述 here . (它来自 PCG family )。也就是说，C++ 标准库分发类可以使用该引擎的一个实例来生成随机数:

pcg_extras::seed_seq_from<std::random_device> seed_source;
pcg32 rng(seed_source);
std::uniform_real_distribution<double> uniformDist(0., 1.);
double randomNumber = uniformDist(rng);

我需要从 <random> 中未包含的分布生成样本，所以我需要使用 GSL 中的函数。为此，我如何使用我的 C++ 引擎？ GSL rng 函数都需要 const gsl_rng *作为第一个参数。

gsl_rng的默认创建和使用如下:

const gsl_rng_type * T;
gsl_rng * r;
gsl_rng_env_setup();
T = gsl_rng_default;
r = gsl_rng_alloc (T);
double u = gsl_rng_uniform (r);

要使用我自己的引擎，我相信我需要定义一个 gsl_rng_type , 如 "gsl/gsl_rng.h" 中所定义:

typedef struct
  {
    const char *name;
    unsigned long int max;
    unsigned long int min;
    size_t size;
    void (*set) (void *state, unsigned long int seed);
    unsigned long int (*get) (void *state);
    double (*get_double) (void *state);
  }
gsl_rng_type;

我的推测是否正确？有没有关于我如何定义自定义 gsl_rng_type 的示例？ ，尤其是三个必要的成员函数？什么可能是我的 void *state ？

Answer 1

我最终做了以下事情来让事情正常进行。请注意，我的随机数引擎是我程序中的一个全局变量:g_rng。

有必要构建一个结构来保存与 RNG 相关的任何状态。在我的例子中，我只是持有一个指向 pcg32 的指针:

// In some header file, e.g. rng.h
typedef struct
{
    pcg32 *rng;
} gsl_pcg_state;

必须定义三个函数，“set”、“get”和“get_double”:

// In some header file, e.g. rng.h
static void gsl_pcg_set(void *state, unsigned long int seed)
{
    ((gsl_pcg_state *)state)->rng = &g_rng;
    (void)seed;                 // unused
}

static unsigned long int gsl_pcg_get(void *state)
{
    return (*((gsl_pcg_state *)state)->rng)();
}

static double gsl_pcg_get_double(void *state)
{
    // Range [0, 1)
    return (*((gsl_pcg_state *)state)->rng)() / 4294967296.;
}

然后一个gsl_rng_type可以被实例化:

static const gsl_rng_type gsl_rng_pcg = {
    "pcg",
    0xffffffffUL,
    0,
    sizeof(gsl_pcg_state),
    &gsl_pcg_set,
    &gsl_pcg_get,
    &gsl_pcg_get_double
};

在主程序中，你会......

gsl_rng *r;
r = gsl_rng_alloc(&gsl_rng_pcg);
// one can now call various gsl_ran_[...] functions

gsl_rng_free(r);

查看 GSL 的 rng.c 中定义的 gsl_rng_alloc 确认这是正确的设置。