在C/C++中使用rand_r進行多線程程序的正確方法

Question

所以，我需要一些C++多線程幫助。我想讓我的多個線程使用低於800的隨機數調用usleep函數。但是，從我的理解中，rand_r必須在每個線程中使用不同的整數。

My confusion源於這樣一個事實，如果我想爲每個線程使用不同的整數用於rand_r，那麼我該怎麼做？如果我不能創建隨機整數，如何爲每個線程使用不同的（即隨機）整數？

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 
    } 
} 

我有靜態整數producerseed，並在程序的頂部consumerseed定義爲全局變量。我這樣做是因爲我認爲對rand_r的調用需要訪問一個靜態的，不變的內存位置。

這是正確的方法嗎？或者我需要不同的整數爲每個線程。這將導致我的線程中的任何競爭條件？生成的隨機數怎麼樣 - 每次都會有所不同？

編輯1：好的，所以這個問題的答案基本上是不正確。每個線程需要一個獨特的種子整數。這可以來自例如time（）或p_thread_self（）id。我仍然對如何正確實施這個問題感到困惑，但我會努力並報告。現在我決定使用p_thread_self作爲每個線程的種子。

非常感謝您花時間查看/回答。

Answer 1

1. 你需要每個線程的一號種子，而不是一個全球性的種子很好的例子。
2. 要爲每個線程生成一個唯一的種子，請從主線程調用time()以獲取第一個種子。然後爲每個新線程添加一個到當前種子以獲得下一個種子。例如，如果time()返回100，則您的種子將爲100,101,102等。您的主線程需要將種子傳遞給每個線程，作爲線程參數的一部分。

編輯：

如下面的評論顯示，可以採取（在上面的例子100）初始種子，並將其與線程id混合（使用異或或增加）。這樣你就不必把種子傳給每個線程。至於只有使用線程ID作爲種子，這也將工作。但是，在新的運行中，您可能會獲得與之前運行相同的線程ID（這取決於您的OS如何確定線程ID）。所以，如果你不想依賴你的操作系統如何生成線程ID，你仍然應該使用一些初始種子，比如時間。

Answer 2

我的困惑源於這樣一個事實，如果我想要一個不同的整數到 用於rand_r爲每個線程，那麼我該怎麼做？我如何 有一個不同的（即隨機）整數用於每個線程，如果我 不能創建隨機整數？

這裏您需要使用線程特定的變量。所以你可以使用這些方法。

pthread_setspecific() & pthread_getspecific() 

這是用於創建是全局變量，但還是具體到每個線程（不共享）：他們是特定於線程的全局變量。

這個例子有https://stackoverflow.com/a/15101240/775964

Answer 3

在C++ 11中，您可以簡單地在每個線程上使用std::random_device創建另一個獨立的種子。這與您在單線程代碼中所做的完全相同。您可以致電thread::sleep()std::this_thread。

#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); 

具體而言，不需要（ab）使用當前時間作爲種子和/或其他相關種子。