c++ - 初始化随机生成器的最佳位置

Question

在我的程序中，我经常使用随机数生成器。我相信一般规则是您应该将事物定义为靠近它们被“调用”的地方，但这是否也适用于随机数生成器？

例如，在我的代码中，我可以选择:

std::random_device rd;
std::mt19937 rng(rd());
std::uniform_int_distribution<int> uni(-2147483647, 2147483646);

lots of code

    for (i = 0; i < 10000; i++)
    {
        variable x = uni(rng);
    }

或者

lots of code

    for (i = 0; i < 10000; i++)
    {
        std::random_device rd;
        std::mt19937 rng(rd());
        std::uniform_int_distribution<int> uni(-2147483647, 2147483646); 
        variable x = uni(rng);
    }

我会说第一种方法更快，但我有点困惑，因为阅读了许多线程，其中声明它始终将所有内容放置在调用它的地方附近。

Answer 1

在这种情况下，更好在循环外创建 RNG:

std::random_device rd;
std::mt19937 rng(rd());
std::uniform_int_distribution<int> uni(-2147483647, 2147483646);

for (i = 0; i < 10000; i++)
{
    variable x = uni(rng);
}

这样做的原因与性能关系不大(尽管它也可能会表现得更好)。原因与正确性有关:

每次循环都在初始化一个新的随机序列，并且只读取一个值。相反，您应该只初始化序列一次，并从中使用许多值。在循环外初始化，在循环内消费。

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在性能方面，从 std::random_device 中读取比从诸如 std::mt19937 的 PRNG 中获取下一个值要慢得多。在循环外只执行一次，将节省大量时间。此外，std::mt19937 PRNG 具有较大的状态(624 个整数)。它根据传递给其构造函数的值生成此初始状态。同样，只需执行一次即可提高性能。

当然，在循环外初始化的优势在于它也是标准 RNG 的正确使用模型。