std::random_device 的線程安全

Question

我有一些代碼看起來有點像這樣：

std::random_device rd;

#pragma omp parallel
{
    std::mt19937 gen(rd());
    #pragma omp for
    for(int i=0; i < N; i++)
    {
        /* Do stuff with random numbers from gen() */
    }
}

我有幾個問題：

• std::random_device線程安全嗎？ 即當多個線程同時調用它時，它會做一些無用的事情嗎？
• 這通常是個好主意嗎？ 我應該擔心重疊的隨機數流嗎？
• 有沒有更好的方法來實現我想要的（每個線程中的獨立隨機數流——我現在不太擔心再現性）？

如果它對我主要在 Windows 上運行的std::random_device的工作有任何影響，盡管我希望代碼在 Linux 和 OSX 上也能同樣良好地工作。

Answer 1

並行使用隨機設備不是一個好主意。 即使它阻塞了，您也可能不會遇到重疊隨機數流的問題，但是您添加了一個額外的同步點。

您應該設置與要啟動的線程一樣多的隨機數引擎 (RNE) omp_get_num_threads() 。 創建 RNE 的 std::vector 並將它們播種到程序的順序部分。 對於播種，您可以使用隨機設備和std::seed_seq 。

然后在每個線程中使用與線程號omp_get_thread_num()關聯的 RNE。

永遠不要使用隨機設備生成隨機數，它很慢，而且一般不會生成均勻分布的隨機數！

根據您需要的隨機數的質量，您可以使用其中一種預定義的隨機數生成器。 如果您正在進行蒙特卡羅模擬或密碼學，請格外小心您選擇的算法。

您會在https://en.cppreference.com/w/cpp/numeric/random找到很多關於隨機引擎的有用信息。

Answer 2

在沒有 WinRT 的 Windows 上，它使用CryptGenRandom ，這是線程安全的https://stackoverflow.com/a/46171432/2024042

在帶有 WinRT 的 Windows 上，它使用CryptographicBuffer::GenerateRandom 。 沒有關於此線程安全的文檔，但它似乎沒有狀態。 因此它應該是線程安全的。

在 Linux 上，它似乎是從/dev/urandom讀取的，它是線程安全的。

我從libs/random/src/random_device.cpp中讀取了這個實現。

我不知道該文件中的_CXXRT_STD_NAME是什么，谷歌搜索會產生 boost::random_device 作為唯一結果。 也許沒什么！