std::philox_engine

 

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gcd (C++17)	lcm (C++17)
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midpoint (C++20)	lerp (C++20)
飽和算術
add_sat (C++26) sub_sat (C++26) saturate_cast (C++26)	mul_sat (C++26) div_sat (C++26)
通用數值運算
iota (C++11) ranges::iota (C++23) accumulate inner_product adjacent_difference    partial_sum	reduce (C++17) transform_reduce (C++17) inclusive_scan (C++17) exclusive_scan (C++17) transform_inclusive_scan (C++17) transform_exclusive_scan (C++17)

 

偽隨機數生成

均勻隨機位元生成器   uniform_random_bit_generator (C++20) 隨機數引擎 linear_congruential_engine (C++11) mersenne_twister_engine (C++11) subtract_with_carry_engine (C++11) philox_engine (C++26) 隨機數引擎介面卡 discard_block_engine (C++11) independent_bits_engine (C++11) shuffle_order_engine (C++11) 預定義隨機數生成器 非確定性隨機數 random_device (C++11) 工具 generate_canonical (C++11) seed_seq (C++11) 隨機數演算法 ranges::generate_random (C++26) C 隨機庫 rand    srand    RAND_MAX

隨機數分佈 均勻分佈 uniform_int_distribution (C++11) uniform_real_distribution (C++11) generate_canonical (C++11) 伯努利分佈 bernoulli_distribution (C++11) binomial_distribution (C++11) negative_binomial_distribution (C++11) geometric_distribution (C++11) 泊松分佈 poisson_distribution (C++11) exponential_distribution (C++11) gamma_distribution (C++11) weibull_distribution (C++11) extreme_value_distribution (C++11) 正態分佈 normal_distribution (C++11) lognormal_distribution (C++11) chi_squared_distribution (C++11) cauchy_distribution (C++11) fisher_f_distribution (C++11) student_t_distribution (C++11) 抽樣分佈 discrete_distribution (C++11) piecewise_constant_distribution (C++11) piecewise_linear_distribution (C++11)

 

std::philox_engine

成員函式

philox_engine::philox_engine

philox_engine::seed

philox_engine::set_counter

生成

philox_engine::operator()

philox_engine::discard

特性

philox_engine::min

philox_engine::max

非成員函式

operator== (C++26)

operator<<operator>> (C++26)(C++26)

 

定義於標頭檔案 <random>
template<     class UIntType, std::size_t w, std::size_t n, std::size_t r,     UIntType... consts > class philox_engine;		(C++26 起)

std::philox_engine 是一個基於計數器的隨機數引擎。

模板引數

UIntType	-	生成器生成的結果型別。如果它不是 unsigned short、unsigned int、unsigned long 或 unsigned long long 之一，則效果未定義。
w	-	字長（位元數）
n	-	字數
r	-	輪數
consts	-	用於生成隨機數的乘數和迴圈常數序列

如果以下任何值為 false，則程式格式錯誤

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

生成器屬性

在以下描述中，設 \(\scriptsize Q_i \)Qi 表示序列 Q 的第 i 個元素，下標從零開始。

philox_engine 的狀態 大小為 \(\scriptsize O(n)\)O(n)，每個狀態由四個部分組成：

• 一個由 n 個整數值組成的序列 X，每個值在 [​0​, 2w
) 範圍內。

• 此序列表示一個大的無符號整數計數器值 \(\scriptsize Z=\sum_{j=0}^{n-1} X \cdot 2^{wj} \)Z=∑n-1
  j=0X⋅2wj
  ，共 \(\scriptsize n \cdot w \)n⋅w 位元。

• 一個由 n / 2 個 UIntType 型別的鍵組成的序列 K。
• 一個由 n 個 UIntType 型別生成的值組成的緩衝區 Y。
• 緩衝區 Y 中的索引 j。

philox_engine 的 轉換演算法（\(\scriptsize TA(X_i) \)TA(Xi)）定義如下：

• 如果 j 不是 n - 1，則將 j 增加 1。
• 如果 j 是 n - 1，則執行以下操作：

1. 生成一個新的 n 個隨機值序列（見下文），並將其儲存在 Y 中。
2. 將計數器 Z 增加 1。
3. 將 j 重置為 ​0​。

philox_engine 的 生成演算法 是 \(\scriptsize GA(X_i)=Y_j \)GA(Xi)=Yj。

生成隨機值

隨機值由以下引數生成：

• 輪數 r
• 當前計數器序列 X
• 金鑰序列 K
• 乘數序列 M
• 輪常數序列 C

序列 M 和 C 由模板引數包 consts 中的值構成，表示為 \(\scriptsize M_k \)Mk 和 \(\scriptsize C_k \)Ck 常數，形如 [\(\scriptsize M_0 \)M0, \(\scriptsize C_0 \)C0, \(\scriptsize M_1 \)M1, \(\scriptsize C_1 \)C1,..., ..., \(\scriptsize M_{n/2-1} \)Mn/2-1, \(\scriptsize C_{n/2-1} \)Cn/2-1]。

隨機數透過以下過程生成：

1. 用 X 的元素初始化輸出序列 S。
2. 更新 S 的元素 r 輪。
3. 將緩衝區 Y 中的值替換為 S 中的值。

更新輸出序列

對於每輪更新，中間序列 V 以指定順序用 S 的元素初始化

n	\(\scriptsize V_{0} \)V0	\(\scriptsize V_{1} \)V1	\(\scriptsize V_{2} \)V2	\(\scriptsize V_{3} \)V3
2	\(\scriptsize S_0 \)S0	\(\scriptsize S_1 \)S1	不適用
4	\(\scriptsize S_2 \)S2	\(\scriptsize S_1 \)S1	\(\scriptsize S_0 \)S0	\(\scriptsize S_3 \)S3

給定以下運算子號：

• \(\scriptsize \mathsf{xor} \)xor，內建的 按位 XOR。
• \(\scriptsize \mathsf{mullo} \)mullo，計算模乘的低半部分，定義為 \(\scriptsize \mathsf{mullo}(a,b,w)=(a \cdot b) \mod 2^w \)mullo(a,b,w)=(a⋅b) mod 2w
  。
• \(\scriptsize \mathsf{mulhi} \)mulhi，計算乘法的高半部分，定義為 \(\scriptsize \mathsf{mulhi}(a,b,w)=\left\lfloor (a \cdot b)/2^w \right\rfloor \)mulhi(a,b,w)=⌊(a⋅b)/2w
  ⌋。

設 q 為當前輪數（從零開始），對於範圍 [​0​, n / 2) 中的每個整數 k，輸出序列 S 的元素按如下方式更新：

• \(\scriptsize X_{2 \cdot k}=\mathsf{mulhi}(V_{2 \cdot k},M_k,w)\ \mathsf{xor}\ ((K_k+q \cdot C_k) \mod 2^w)\ \mathsf{xor}\ V_{2 \cdot k+1} \)X2⋅k=mulhi(V2⋅k,Mk,w) xor ((Kk+q⋅Ck) mod 2w
  ) xor V2⋅k+1
• \(\scriptsize X_{2 \cdot k+1}=\mathsf{mullo}(V_{2 \cdot k},M_k,w) \)X2⋅k+1=mullo(V2⋅k,Mk,w)

預定義特化

以下特化定義了帶有兩組常用引數的隨機數引擎：

定義於標頭檔案 <random>
型別	定義
philox4x32 (C++26)	std::philox_engine<std::uint_fast32_t, 32, 4, 10,                    0xCD9E8D57, 0x9E3779B9,                    0xD2511F53, 0xBB67AE85>
philox4x64 (C++26)	std::philox_engine<std::uint_fast64_t, 64, 4, 10,                    0xCA5A826395121157, 0x9E3779B97F4A7C15,                    0xD2E7470EE14C6C93, 0xBB67AE8584CAA73B>

巢狀型別

型別	定義
result_type	UIntType

資料成員

constexpr std::size_t word_size [靜態]	w (public static 成員常量)
constexpr std::size_t word_count [靜態]	n (public static 成員常量)
constexpr std::size_t round_count [靜態]	r (public static 成員常量)
constexpr std::array<result_type, word_count / 2> multipliers [靜態]	乘數序列 M (public static 成員常量)
constexpr std::array<result_type, word_count / 2> round_consts [靜態]	輪常數序列 C (public static 成員常量)
constexpr std::uint_least32_t default_seed [靜態]	20111115u (public static 成員常量)

成員函式

構造與播種
(建構函式)	構造引擎 (公有成員函式)
seed	設定引擎的當前狀態 (公有成員函式)
set_counter	設定引擎的當前計數器 (公有成員函式)
生成
operator()	推進引擎狀態並返回生成的值 (公有成員函式)
discard	將引擎的狀態推進指定量 (公有成員函式)
特性
min [靜態]	獲取輸出範圍中的最小可能值 (公有靜態成員函式)
max [靜態]	獲取輸出範圍中的最大可能值 (公有靜態成員函式)

非成員函式

operator== (C++26)	比較兩個偽隨機數引擎的內部狀態 (函式)
operator<<operator>> (C++26)	對偽隨機數引擎執行流輸入和輸出 (函式模板)

注意

特性測試宏	值	標準	特性
__cpp_lib_philox_engine	202406L	(C++26)	std::philox_engine