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当我尝试测试cppreference 示例以生成伪随机数时，就会出现我遇到的问题。举个例子：

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    std::random_device rd{};
    std::mt19937 gen{rd()};
    std::uniform_int_distribution<> dis{1, 6};

    for(int n = 0; n < 10; ++n) {
        std::cout << dis(gen) << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

在我的机器上，它会导致崩溃。“崩溃”是指该过程只是挂起并返回0xC0000005在几秒钟后返回。

我想知道可能是什么原因造成的。海湾合作委员会错误？我的机器故障？我决定进行测试，结果非常令人惊讶。例如，给定以下稍作修改的示例：

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    std::random_device rd{};
    std::mt19937_64 gen{rd()}; // notice the _64 here
    std::uniform_int_distribution<> dis{1, 6};

    for(int n = 0; n < 10; ++n) {
        std::cout << dis(gen) << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

该代码按预期工作。我试图理解为什么，所以我快速跑到std::mt19937reference，我们可以看到它的声明：

template<
    class UIntType, 
    size_t w, size_t n, size_t m, size_t r,
    UIntType a, size_t u, UIntType d, size_t s,
    UIntType b, size_t t,
    UIntType c, size_t l, UIntType f
> class mersenne_twister_engine;

后跟两个别名：

using mt19937 = std::mersenne_twister_engine<std::uint_fast32_t, 32, 624, 397, 31, 
                         0x9908b0df, 11, 
                         0xffffffff, 7, 
                         0x9d2c5680, 15, 
                         0xefc60000, 18, 1812433253>

和

using mt19937_64 = std::mersenne_twister_engine<std::uint_fast64_t, 64, 312, 156, 31,
                         0xb5026f5aa96619e9, 29,
                         0x5555555555555555, 17,
                         0x71d67fffeda60000, 37,
                         0xfff7eee000000000, 43, 6364136223846793005>

有趣的部分是template两个别名的第一个参数std::uint_fast32_t和std::uint_fast64_t。有趣的是，深入研究GCC<random>实现，我们可以看到，在这一行369中，编写了以下内容：

__factor *= __detail::_Shift<_UIntType, 32>::__value;

鉴于line的_Shift实现72：

template<typename _UIntType, size_t __w>
struct _Shift<_UIntType, __w, true> {
    static const _UIntType __value = _UIntType(1) << __w;
};

我们可以清楚地看到，_UIntType使用参数构造的 type 对象1正在__w向左移动。为什么这很重要？让我们回到std::mt19937实现上。我们可以看到，最终，我们将做：

std::uint_fast32_t(1) << 32;

这可能没问题，除非...

除非sizeof (std::uint_fast32_t)退货4，就像在我的机器上一样。然后我们处理 32 位（假设字节 = 8 位）无符号整数值，它将向左移动 32。这是未定义的行为，我相信这会导致我的程序崩溃。

所以问题是：它只是一些 GCC 实现中的一个错误，其中sizeof (std::uint_fast32_t) == 4吗？还是那里发生了对我来说太聪明的事情，而这只是我的机器故障？

我正在使用 Windows 10、64 位、GCC 8.2 8.1。

我已经要求一些同事进行一些测试，并且每个测试都成功了（没有崩溃）。问题是在他们的机器上，表达式sizeof (std::uint_fast32_t)评估为8. 显然，UB 然后就消失了。

编辑：更令人惊讶的是，当我gen使用一些常量播种时，代码行为正确，例如：

std::mt19937 gen{10000000};
std::uniform_int_distribution<> dis{1, 6};

for(int n = 0; n < 10; ++n) {
    std::cout << dis(gen) << ' ';
}

,

std::mt19937 gen{5};
std::uniform_int_distribution<> dis{1, 6};

for(int n = 0; n < 10; ++n) {
    std::cout << dis(gen) << ' ';
}
std::cout << '\n';

和

std::mt19937 gen{0};
std::uniform_int_distribution<> dis{1, 6};

for(int n = 0; n < 10; ++n) {
    std::cout << dis(gen) << ' ';
}
std::cout << '\n';

无法重现 SEGFAULT。我设法稍微改变了这个例子。考虑以下代码：

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    std::random_device rd{};
    auto used = rd();
    std::cout << used << '\n';
}

此代码连续产生输出3499211612。问题是......这不起作用（导致 SEGFAULT）：

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    std::random_device rd{};
    auto used = rd();
    std::cout << used << '\n';
    std::mt19937 gen{3499211612};
    std::uniform_int_distribution<> dis{1, 6};

    for(int n = 0; n < 10; ++n) {
        std::cout << dis(gen) << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

虽然这个：

#include <iostream>
#include <random>

int main() {
    /*std::random_device rd{};
    auto used = rd();
    std::cout << used << '\n';*/
    std::mt19937 gen{3499211612};
    std::uniform_int_distribution<> dis{1, 6};

    for(int n = 0; n < 10; ++n) {
        std::cout << dis(gen) << ' ';
    }
    std::cout << '\n';
}

知道如何简单地调用std::random_device'soperator()会改变引擎的行为吗？我觉得我应该问另一个问题，但我什至无法用语言表达示例中发生的事情......

编辑 2：

g++ -v结果：

COLLECT_GCC=g++

COLLECT_LTO_WRAPPER=c:/users/felipe/desktop/mingw/mingw/bin/../libexec/gcc/x86_64-w64-mingw32/8.1.0/lto-wrapper.exe

目标：x86_64-w64-mingw32

配置为：../src/configure --enable-languages=c,c++ --build=x86_64-w64-mingw32 --host=x86_64-w64-mingw32 --target=x86_64-w64-mingw32 --disable-multilib --prefix=/c/temp/gcc/dest --with-sysroot=/c/temp/gcc/dest --disable-libstdcxx-pch --disable-libstdcxx-verbose --disable-nls --disable-shared --disable-win32-registry --with-tune=haswell --enable-threads=posix --enable-libgomp

线程模型：posix

gcc 版本 8.1.0 (GCC)

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您显示的代码不是崩溃的原因。的完整定义_Shift是：

template<typename _UIntType, size_t __w,
     bool = __w < static_cast<size_t>
          (std::numeric_limits<_UIntType>::digits)>
  struct _Shift
  { static const _UIntType __value = 0; };

template<typename _UIntType, size_t __w>
  struct _Shift<_UIntType, __w, true>
  { static const _UIntType __value = _UIntType(1) << __w; };

这使用模板专业化来检查_UIntType编译时的大小。第一个版本在__w大于或等于时使用std::numeric_limits<_UIntType>::digits，这里就是这种情况。所以结果值为 0，不执行左移。

至于崩溃本身：显然，std::random_device在 Windows GCC 上不起作用并给出确定性结果（如您所见）。这也可能与坠机的原因有关。这个问题遇到了类似的崩溃，Windows 上的 GCC 8.2 也是如此。

作为一种解决方法，您可以改用Boost.Random实现相同 API 的库。

于 2019-01-15T16:07:37.540 回答