在 C/C++ 中对多线程程序使用 rand_r 的正确方法

Question

所以，我需要一些有关 C++ 中多线程的帮助。我想让我的多个线程使用一个低于 800 的随机数调用函数 usleep。但是，根据我的理解，rand_r 必须在每个线程中使用不同的整数作为种子。

My confusion 源于这样一个事实，即如果我想为每个线程的 rand_r 使用不同的整数，那么我该怎么做呢？如果我不能创建随机整数，我怎么能为每个线程使用不同的（即随机的）整数？

static unsigned int consumerseed = 1;
static unsigned int producerseed = 54321;

//producer thread:
void *producer(void *param) {
    buffer_item rand;
    while (1) {
        //sleep for a random period of time:
        int producersleeptime = rand_r(&producerseed)%500+100;
        usleep(producersleeptime);
        //produce an item:
        //wait on both semaphores
        //attempt to insert into buffer 
        //signal both semaphores
    }
}

//consumer thread:
void *consumer(void *param) {
    buffer_item rand;
    while (1) {
        //sleep for a random period of time:
        int consumersleeptime = rand_r(&consumerseed)%600+200;
        usleep(consumersleeptime);
        //wait on both semaphores
        //attempt to remove an item from buffer 
        //signal both semaphores
    }
}

我在程序的顶部定义了静态整数生产者种子和消费者种子，作为全局变量。我这样做是因为我认为对 rand_r 的调用需要访问一个静态的、不变的内存位置。

这是执行此操作的正确方法吗？或者我需要每个线程 不同的 整数。这会导致我的线程中出现任何竞争条件吗？生成的随机数怎么样 -- 每次都会不同吗？

编辑 1： 好吧，这个问题的答案基本上是不正确。每个线程都需要一个 unique 种子整数。例如，这可以来自 time() 或 p_thread_self() id。我仍然对如何准确地实现这一点感到困惑，但我会继续努力并报告回来。现在我决定使用 p_thread_self 作为每个线程的种子。

非常感谢您抽出时间来 look/answer。

Answer 1

My confusion stems from the fact that if I want a different integer to be used for rand_r for each thread, then how can I do this? How can I have a different (ie. random) integer be used for each thread, if I can't create random integers?

这里需要使用线程专用变量。所以你可以使用这些方法。

pthread_setspecific() & pthread_getspecific()

这用于创建全局变量，但仍特定于每个线程（不共享）：它们是特定于线程的全局变量。

这个例子有很好的例子

Answer 2

每个线程需要 1 个种子，而不是全局种子。
要为每个线程生成唯一的种子，请从主线程调用 time() 以获取第一个种子。然后对于每个新线程，将一个添加到当前种子以获得下一个种子。例如，如果 time() 返回 100，则您的种子将为 100、101、102 等。您的主线程需要将种子作为参数的一部分传递给每个线程。

编辑：

如以下评论所示，您可以获取初始种子（上例中的 100）并将其与线程 ID 混合（使用异或或加法）。这样你就不必将种子传递给每个线程。至于 only 使用线程 id 作为种子，那也可以。但是，在新的运行上，您可能会获得与之前的运行相同的线程 ID（取决于您的 OS 确定线程 ID 的方式）。因此，如果您不想依赖 OS 生成线程 ID 的方式，您仍应使用一些初始种子，例如时间。

Answer 3

在 C++11 中，您可以使用 std::random_device 在每个线程上简单地创建另一个独立的种子。这与您在单线程代码中所做的完全相同。然后您可以在 std::this_thread.

上调用 thread::sleep()

#include <random>
#include <thread>
#include <chrono>

thread_local std::random_device rd;    // used once only per thread to initialise RNG
thread_local std::mt19937 rng(rd());   // thread-specific RNG
std::uniform_int_distribution<int> uni(0,800);  // guaranteed unbiased

// called possibly many times
std::this_thread::sleep_for(uni(rng)*std::chrono::microseconds);

特别是，没有必要（滥用）使用当前时间作为种子 and/or 其他相关种子。

在 C/C++ 中对多线程程序使用 rand_r 的正确方法

Correct way to use rand_r for multithreaded programs in C/C++

c

c++

random

multithreading