Многопоточность и random_device

@Miwa123 · Регистрация: 16.04.2013

Author24 — интернет-сервис помощи студентам

C++

void create_obj_and_start()  
{
   myclass object= myclass();
   object.shuffling();
}
 
class myclass
{
public:
   int data[100];
   myclass(){};
   void shuffling()
   {
       random_device seed;
       mt19937 generator(seed());
       shuffle(data, data+100, generator);
   }
}
 
int main() 
{
   int thread_num = 5;
 
   std::vector<std::thread> threads;
 
   for (int i = 0; i < thread_num ; i++) 
      threads.push_back(std::thread(test));
  
 
  for (auto &th : threads) 
    th.join();
  
  return 0;
}

добрый день. будет ли random_device и mt19937 работать исправно в многопоточном режиме?
или нужно их объявлять static thread_local?

@zayats80888 · 09.05.2022, 16:27

Сообщение от Miwa123

std::thread(test)

если в функции test вызывается функция create_obj_and_start, то все ок, т.к. работа с локальными для потока объектами.

@Miwa123 · 09.05.2022, 16:39 **[ТС]**

ой в этой строке ошибка
threads.push_back(std::thread(test));
должно быть так
threads.push_back(std::thread(create_obj_and_start));

@TheCalligrapher · 09.05.2022, 17:47

Сообщение от Miwa123

будет ли random_device и mt19937 работать исправно в многопоточном режиме?
или нужно их объявлять static thread_local?

Странно поставленный вопрос. Что тут изменит thread_local?

Тут у каждого потока и так свой собственный random_device и свой собственный mt19937, то есть для этих объектов не будет никакого "многопоточного режима". С каждым таким объектом работает только один поток.

Другое дело: а нет ли у random_device некоего глобального внутреннего состояния/ресурса, которое разделяется между разными объектами random_device и к которому, соответственно, будет осуществляться конкурентный доступ из нескольких потоков, даже если у каждого потока есть свой random_device?

Но даже если есть, то тогда thread_local никак не изменит ситуации.

Насколько я помню, использовать отдельные объекты random_device в разных потоках - безопасно. Что-то я не могу найти подходящей цитаты, однако...

@Miwa123 · 09.05.2022, 20:27 **[ТС]**

собственно эти детали меня и интересуют. спасибо за развернутый ответ

@TheCalligrapher · 09.05.2022, 20:35

Я бы все-таки в такой ситуации вынес std::random_sevice "за скобки". То есть использовал один-единственный std::random_sevice, с помощью которого генерировал бы seeds для каждого потока еще до запуска этих потоков и передавал бы эти seeds в потоки в качестве входных параметров.

Дело в том, что std::random_sevice формально может быть реализован в том числе как детерминированный генератор псевдо-случайных чисел. То есть каждый std::random_sevice имеет право генерировать одну и ту же псевдослучайную последовательность. Тогда в вашем текущем варианте получится, что для каждого из ваших поточных std::mt19937 вы будете получать от его локального std::random_sevice один и тот же seed.

@Miwa123 · 09.05.2022, 22:33 **[ТС]**

Сообщение от TheCalligrapher

Я бы все-таки в такой ситуации вынес std::random_sevice "за скобки". То есть использовал один-единственный std::random_sevice, с помощью которого генерировал бы seeds для каждого потока еще до запуска этих потоков и передавал бы эти seeds в потоки в качестве входных параметров.

Дело в том, что std::random_sevice формально может быть реализован в том числе как детерминированный генератор псевдо-случайных чисел. То есть каждый std::random_sevice имеет право генерировать одну и ту же псевдослучайную последовательность. Тогда в вашем текущем варианте получится, что для каждого из ваших поточных std::mt19937 вы будете получать от его локального std::random_sevice один и тот же seed.

спасибо за комментарий. я пожалуй сделаю, именно так, как Вы и написали
создам внешний std::random_device и посею ним семя для каждого отдельного объекта потока. а зетам использую этим семена в локальном std::mt19937

Добавлено через 1 час 40 минут

Сообщение от TheCalligrapher

Я бы все-таки в такой ситуации вынес std::random_sevice "за скобки". То есть использовал один-единственный std::random_sevice, с помощью которого генерировал бы seeds для каждого потока еще до запуска этих потоков и передавал бы эти seeds в потоки в качестве входных параметров.

Дело в том, что std::random_sevice формально может быть реализован в том числе как детерминированный генератор псевдо-случайных чисел. То есть каждый std::random_sevice имеет право генерировать одну и ту же псевдослучайную последовательность. Тогда в вашем текущем варианте получится, что для каждого из ваших поточных std::mt19937 вы будете получать от его локального std::random_sevice один и тот же seed.

Кликните здесь для просмотра всего текста

C++

random_device gseed;
 
mt19937& get_gen()
{
    static thread_local mt19937 generator(gseed());
    return generator;
}
int intRand(const int& min, const int& max)
{
    uniform_int_distribution<int> distribution(min, max);
    return distribution(get_gen());
}

чтобы не мучаться с изменением классов. как-то так придумал. в классе где нужно вызываю get_gen. полагаю так все будет исправно отрабатывать

@zayats80888 · 09.05.2022, 22:37

Сообщение от Miwa123

gseed()

Это не thread safe.

@Miwa123 · 09.05.2022, 22:47 **[ТС]**

Сообщение от zayats80888

Это не thread safe.

понял. значит буду генерировать семена отдельно и хранить их в объектах

@zayats80888 · 09.05.2022, 22:54

Сообщение от Miwa123

значит буду генерировать семена отдельно и хранить их в объектах

Поскольку это редкий вызов(только при первом вызове get_gen в каждом потоке), то достаточно сделать его под блокировкой мьютекса, "производительность" не пострадает.
Например

C++

  struct Seed {
    std::mutex m;
    std::random_device rd;
  
    auto operator()() {
      std::unique_lock lock{m};
      return rd();
    }
  } gseed;

@Miwa123 · 10.05.2022, 05:42 **[ТС]**

Сообщение от zayats80888

Поскольку это редкий вызов(только при первом вызове get_gen в каждом потоке), то достаточно сделать его под блокировкой мьютекса, "производительность" не пострадает.
Например

C++

  struct Seed {
    std::mutex m;
    std::random_device rd;
  
    auto operator()() {
      std::unique_lock lock{m};
      return rd();
    }
  } gseed;

блин, красивое однако решение.
а я уже полез мьютексы ставить в конструкторе объекта, который крутится в потоке и там намерено в блоке мьютекса делать первый принудительный вызов

@zayats80888 6105 / 3460 / 1405 Регистрация: 07.02.2019 Сообщений: 8,790
	09.05.2022, 16:27	2
	Сообщение от Miwa123 std::thread(test) если в функции `test` вызывается функция `create_obj_and_start`, то все ок, т.к. работа с локальными для потока объектами. 1

@Miwa123 38 / 38 / 22 Регистрация: 16.04.2013 Сообщений: 327 Записей в блоге: 1
	09.05.2022, 16:39 [ТС]	3
	ой в этой строке ошибка threads.push_back(std::thread(test)); должно быть так threads.push_back(std::thread(create_obj_and_start)); 0

@TheCalligrapher Вездепух 11694 / 6373 / 1723 Регистрация: 18.10.2014 Сообщений: 16,058
	09.05.2022, 17:47	4
	Сообщение от Miwa123 будет ли random_device и mt19937 работать исправно в многопоточном режиме? или нужно их объявлять static thread_local? Странно поставленный вопрос. Что тут изменит `thread_local`? Тут у каждого потока и так свой собственный `random_device` и свой собственный `mt19937`, то есть для этих объектов не будет никакого "многопоточного режима". С каждым таким объектом работает только один поток. Другое дело: а нет ли у `random_device` некоего глобального внутреннего состояния/ресурса, которое разделяется между разными объектами `random_device` и к которому, соответственно, будет осуществляться конкурентный доступ из нескольких потоков, даже если у каждого потока есть свой `random_device`? Но даже если есть, то тогда `thread_local` никак не изменит ситуации. Насколько я помню, использовать отдельные объекты `random_device` в разных потоках - безопасно. Что-то я не могу найти подходящей цитаты, однако... 1

@Miwa123 38 / 38 / 22 Регистрация: 16.04.2013 Сообщений: 327 Записей в блоге: 1
	09.05.2022, 20:27 [ТС]	5
	собственно эти детали меня и интересуют. спасибо за развернутый ответ 0

@TheCalligrapher Вездепух 11694 / 6373 / 1723 Регистрация: 18.10.2014 Сообщений: 16,058
	09.05.2022, 20:35	6
	Сообщение было отмечено Miwa123 как решение Решение Я бы все-таки в такой ситуации вынес `std::random_sevice` "за скобки". То есть использовал один-единственный `std::random_sevice`, с помощью которого генерировал бы seeds для каждого потока еще до запуска этих потоков и передавал бы эти seeds в потоки в качестве входных параметров. Дело в том, что `std::random_sevice` формально может быть реализован в том числе как детерминированный генератор псевдо-случайных чисел. То есть каждый `std::random_sevice` имеет право генерировать одну и ту же псевдослучайную последовательность. Тогда в вашем текущем варианте получится, что для каждого из ваших поточных `std::mt19937` вы будете получать от его локального `std::random_sevice` один и тот же seed. 0

@zayats80888 6105 / 3460 / 1405 Регистрация: 07.02.2019 Сообщений: 8,790
	09.05.2022, 22:37	8
	Сообщение от Miwa123 gseed() Это не thread safe. 0

@Miwa123 38 / 38 / 22 Регистрация: 16.04.2013 Сообщений: 327 Записей в блоге: 1
	09.05.2022, 22:47 [ТС]	9
	Сообщение от zayats80888 Это не thread safe. понял. значит буду генерировать семена отдельно и хранить их в объектах 0

	10.05.2022, 05:42

Многопоточность и random_device

Решение