如何使用 C 的'rand()”函数在多个线程中生成唯一的随机数？

stdlib 的 rand() 的多线程使用

在多线程编程场景中，经常需要在单独的线程中生成随机数。但是，在使用标准库的 rand() 函数时，如果处理不当，可能会遇到问题。

问题

多个线程执行同一函数重复产生相同的随机数。这是因为每个线程通常都有自己的全局数据副本，包括 rand() 的内部状态，该副本由所有线程共享。

解决方案

避免生成相同的随机数，有必要显式管理 rand() 的内部状态。文档建议如下：

• 将 rand_r() 与显式状态指针一起使用： rand_r() 提供了 rand() 的线程安全版本，允许您传递指向将用作状态的无符号整数的指针。
• 使用drand48_r(3) 用于较弱但线程安全的选项： drand48_r(3) 是另一种线程安全的伪随机生成器，它使用更大的内部状态。

示例用法

例如，要在多线程环境中使用 rand_r()，您可以：

#include <stdlib.h>

void* thread_function(void* arg) {
  unsigned int state = 0;  // Thread-specific state
  while (1) {
    int random_number = rand_r(&state);
    // Do something with random_number
  }
  return NULL;
}

重要提示

应该注意的是，在没有正确线程同步的情况下使用 rand() 或 rand_r() 可能会导致不可预测的行为和不正确的结果。始终确保适当的同步机制到位，以处理对共享资源的多线程访问，包括随机数生成器。

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