c++ - 随机数生成器和线程安全

Question

几乎每个 C/C++（Mersenne，...）中的伪随机生成器都使用某种内部状态，通常是一个短的字节向量。我的问题是，当在多线程环境中使用和共享这样的随机生成器时，让它线程安全“更好”还是让“竞争条件”发生只会增加随机性？

我知道这个问题很难严格回答，但会感谢任何意见。

Answer 1

让“竞争条件”发生可能会搞砸一切。从技术上讲，数据竞赛是未定义的行为，因此它可以订购披萨。

但即使这没有发生，内部状态也可能会被破坏，随机序列的所有重要属性都将丢失。例如，您无法再保证一致性。您不能将随机数的生成留给机会。

Answer 2

让竞争条件发生永远不会更好。您的代码可能会崩溃。即使没有，这几乎肯定会降低生成的数字的质量。人们花费大量精力来设计随机数生成器，并且注入这种噪音很可能会破坏他们的努力。

Answer 3

并发写入

这在很大程度上取决于内部状态的种类。如果每个可能的位模式都是内部状态的有效表示，因此会在随机数序列的某个点发生，那么写入竞争应该没有问题。但是许多随机数生成器，包括您引用的 Mersenne，其周期不是 256 的幂，因此具有一些在单线程操作中永远无法达到的状态模式，并且可能会在多线程操作中导致问题。

并发阅读

但是还有一个更好的理由使 rng 线程安全：否则两个进程可能会在任何一个更新之前读取相同的状态。这可能导致两个进程共享完全相同的随机数，这可能会导致各种奇怪的问题，具体取决于您的应用程序。您可以使用互斥锁或线程本地状态使其成为线程安全。