C++ 为什么不直接使用随机设备呢？

我对c++11随机库有点困惑

我的理解：我们需要两个独立的概念：

• 随机引擎（可以是伪引擎（需要种子）也可以是实引擎）
• 分布：它使用特定分布将从引擎获得的数字映射到特定间隔

我不明白的是为什么不直接用这个：

std::random_device rd;
std::uniform_int_distribution<int> dist(1, 5);

// get random numbers with:
dist(rd);

这是一个很好的起点

我将综合几点：

• 它的成本不得而知。 从这个“设备”读取一个数字的成本有多高？这是未指明的。例如，它可以在Linux系统上读取/dev/random，这可能会阻塞很长一段时间等待熵（熵本身由于各种原因存在问题）

根据我个人的经验，我已经注意到，

std:：random\u设备

通常比简单的伪随机算法慢。一般来说，这可能不是真的，但通常是真的。这是因为它可能涉及物理设备，或简单CPU以外的其他硬件

• 它实际上可能是确定性的。 C++11的std:：random_设备不需要是非确定性的！实现可以并且确实将其实现为具有固定种子的简单RNG，因此它为程序的每次运行生成相同的输出

还有，为什么不：

std::mt19937 e{std::random_device{}()};

std:：mt19937 e{std:：random_设备{}（）}

如果您只做一次可能没问题，但是如果您要做很多次，最好跟踪您的
std:：random_设备
，不要不必要地创建/销毁它

查看libc++源代码以实现
std:：random_device
，可能会有所帮助，这非常简单。它只是std:：fopen（“/dev/uradom”）

上的一个薄包装。因此，每次创建一个

std:：random_设备时，您都会得到另一个文件系统句柄，并支付所有相关费用

据我所知，在windows上，
std:：random_device
表示对microsoft crypto API的一些调用，因此每次执行此操作时，您都将初始化并销毁一些加密库接口

这取决于您的应用程序，但出于一般目的，我不认为这种开销总是可以忽略不计的。有时是这样，然后这是伟大的

我想这与你的第一个问题有关：

相反，这是我在大多数示例/站点/文章中发现的：

std::random_device rd;
std::mt19937 e{rd()}; // or std::default_random_engine e{rd()};
std::uniform_int_distribution<int> dist{1, 5};

// get random numbers with:
dist(e);

std:：随机设备rd；
std:：mt19937 e{rd（）}；//或者std:：default_random_引擎e{rd（）}；
std：：均匀分布区{1,5}；

至少我的想法是：


std:：mt19937
是一种非常简单可靠的随机发生器。它是自包含的，将完全存在于您的流程中，而不会调用操作系统或其他任何东西。该实现是由标准强制执行的，至少在boost中，它在任何地方都使用相同的代码，这些代码源自原始的
mt19937
论文。这段代码非常稳定，并且是跨平台的。您可以非常确信，在编译它的任何平台上，初始化它、从它进行查询等都将编译成类似的代码，并且您将获得类似的性能

相比之下，随机设备是相当不透明的。你不知道它到底是什么，它将要做什么，或者它的效率有多高。你甚至不知道它是否真的可以被获取——当你试图创建它时，它可能会抛出一个异常。你知道它不需要种子。您通常不需要从中提取大量数据，只需使用它生成种子即可。有时，它充当加密API的一个很好的接口，但实际上并不需要这样做，不幸的是，有时它不是。它可能对应于unix上的
/dev/random
，也可能对应于
/dev/urandom/
。它可能对应于某些MSVC加密API（visual studio），也可能只是一个固定常量（mingw）。如果你交叉编译一些手机，谁知道它会做什么。（即使你得到了
/dev/random
，你仍然有一个问题，那就是性能可能不一致——它可能看起来工作得很好，直到熵池耗尽，然后它像狗一样慢。）


我的想法是，
std:：random_device
应该像一个改进版的播种时间（NULL）

——这是一个低条，因为时间（NULL）是一个非常糟糕的种子。我通常在当天使用

time（NULL）

生成种子的地方使用它。我真的不认为它在外面有用。

< Po> Okdoki，让我们澄清一些混淆吧！

<代码> STD:：RealthMyPosivs/Cuff>是标准的C++，相当于Time>（null）。在C.，标准通常建议您只使用它来播种，原因如下：

一旦熵池耗尽，随机_设备的许多实现的性能就会急剧下降。对于实际使用，随机_装置通常仅用于对PRNG（如mt19937）进行播种

（访问查看他们的措辞）

然而，这种推理并不完全准确。该标准还规定（从）如果依赖于系统的CSPRNG不可用，则允许

std:：random_设备的实现具有确定性：

26.5.6等级随机_装置


2如果实现限制阻止生成非确定性随机数，则实现可采用随机数引擎

因此，
std:：random_device
可能永远不会与熵池交互，因此
entropy
成员函数可能返回零：

26.5.6等级随机_装置


双熵（）常数不例外

5返回：如果实现使用随机数eng
 std::random_device rd;
 std::mt19937 e{rd()}; // or std::default_random_engine e{rd()};
 std::uniform_int_distribution<int> dist{1, 5};

std::mt19937 e{std::random_device{}()};

std::mt19937 e{std::random_device{}};