std::philox_engine

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std::philox_engine
 
<tbody> </tbody>
在标头 <random> 定义
template< class UIntType, std::size_t w, std::size_t n, std::size_t r, UIntType... consts > class philox_engine;
 (C++26 起)
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std::philox_engine 是一个基于计数器的随机数生成引擎。

模板形参

UIntType - 生成器所生成的结果类型。如果它不是 unsigned short、unsigned int、unsigned long 或 unsigned long long 之一，那么效果未定义。
w - 状态序列按位计的字大小
n - 状态序列字数
r - 状态更新轮数
consts - 生成随机数时用到的乘数和轮次常量序列

如果以下值中有 false，那么程序非良构：

  • sizeof...(consts) == n
  • n == 2 || n == 4
  • 0 < r
  • 0 < w && w <= std::numeric_limits<UIntType>::digits

生成器属性

在以下描述中，以 Qi 表示序列 Q 的第 i 个元素，其中下标从零开始。

philox_engine 的状态的大小是 O(n)，它包含以下四个部分：

  • 包含 n 个整数值的序列 X，其中每个值都在 [0, 2w
    ) 中。
  • 此序列用来表示一个 n⋅w 位的无符号整数计数器 Z=∑n-1
    j=0    X⋅2wj
    。
  • 包含 n / 2 个 UIntType 类型键的序列 K。
  • 包含 n 个 UIntType 类型生成值的缓冲区 Y。
  • 缓冲区 Y 中的索引 j。

philox_engine 的变换算法（TA(xi)）定义如下：

  • 如果 j 不是 n - 1，那么使 j 增加 1。[1]
  • 如果 j 是 n - 1，那么进行一下操作[2]
  1. 生成包含 n 个随机值的新序列（见下文），并将这些值存储在 Y 中。
  2. 使计数器 Z 增加 1。
  3. 重置 j 为 0。

philox_engine 的生成算法是 GA(Xi)=Yj。

  1. ↑ 这种情况下在下次调用生成算法时会返回缓冲区中的下一个生成值。
  2. ↑ 这种情况下会刷新缓冲区，并且在下次调用生成算法时会返回新缓冲区中的第一个值。

生成随机值

随机数通过以下参数生成：

  • 状态更新轮数 r
  • 当前计数器序列 X
  • 键序列 K
  • 乘数序列 M
  • 轮次常量序列 C

序列 M 和 C 以形参包 consts 中的值组成，各 Mk 和 Ck 常量以 [M0, C0, M1, C1,... , ..., Mn/2-1, Cn/2-1] 的形式表示。

随机数按以下流程生成：

  1. 以 X 中的元素初始化输出序列 S。
  2. 将 S 中的元素更新 r 轮。
  3. 以 S 中的值替换缓冲区 Y 中的值。

更新输出序列

在每轮更新中，都会以 S 中的元素按以下顺序初始化中间序列 V 中的元素：

 n   V0   V1   V2   V3 
2 S0 S1 不适用
4 S2 S1 S0 S3

给定以下操作表示：

  • xor，内建的逐位异或。
  • mullo，它计算模乘法结果的低半区的值，定义为 mullo(a,b,w)=(a⋅b) mod 2w
    。
  • mulhi，它计算乘法结果的高半区的值，定义为 mulhi(a,b,w)=⌊(a⋅b)/2w
    ⌋    .

设 q 为当前轮数（从零开始），对 [0, n / 2) 中的每个整数 k，通过以下方法更新 S 中的元素：

  • X2⋅k=mulhi(V2⋅k,Mk,w) xor ((Kk+q⋅Ck) mod 2w
    ) xor V2⋅k+1
  • X2⋅k+1=mullo(V2⋅k,Mk,w)

预定义特化

下列特化定义了两种常用参数集的随机数引擎：

在标头 <random> 定义
类型 定义
philox4x32 (C++26) std::philox_engine<std::uint_fast32_t, 32, 4, 10,
                   0xCD9E8D57, 0x9E3779B9,
                   0xD2511F53, 0xBB67AE85>[编辑]
philox4x64 (C++26) std::philox_engine<std::uint_fast64_t, 64, 4, 10,
                   0xCA5A826395121157, 0x9E3779B97F4A7C15,
                   0xD2E7470EE14C6C93, 0xBB67AE8584CAA73B>[编辑]

嵌套类型

类型 定义
result_type UIntType

数据成员

constexpr std::size_t word_size
[静态]
 w
(公开静态成员常量)
constexpr std::size_t word_count
[静态]
 n
(公开静态成员常量)
constexpr std::size_t round_count
[静态]
 r
(公开静态成员常量)
constexpr multipliers
[静态]
 乘数序列 M
(公开静态成员常量)
constexpr round_consts
[静态]
 轮次常量序列 C
(公开静态成员常量)
constexpr std::uint_least32_t default_seed
[静态]
 20111115u
(公开静态成员常量)

成员函数

构造与播种
构造引擎
(公开成员函数) [编辑]
设置引擎的当前状态
(公开成员函数) [编辑]
设置引擎的当前计数器
(公开成员函数) [编辑]
生成
推进引擎状态并返回生成的值
(公开成员函数) [编辑]
令引擎状态前进指定量
(公开成员函数) [编辑]
特征
[静态]
 获取输出范围中的最小可能值
(公开静态成员函数) [编辑]
[静态]
 获取输出范围中的最大可能值
(公开静态成员函数) [编辑]

非成员函数

(C++26)
 比较两个伪随机数引擎的内部状态
(函数) [编辑]
(C++26)
 执行伪随机数引擎的流输入和输出
(函数模板) [编辑]

注解

功能特性测试宏 值 标准 功能特性
__cpp_lib_philox_engine 202406L (C++26) std::philox_engine

示例

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原因：暂无示例