当std :: random_device熵未知时，如何初始化std :: mt19937？ VS C ++ / Windows

问题描述

我正在尝试构建一个简单的随机数生成器，但是我想确保random_device正常工作。我从以下代码开始：

#include <random>
#include <chrono>

class Generator {
public:
    Generator()
        :
        m_DeviceSeed(rd()),m_TimeSeed(std::chrono::high_resolution_clock::Now().time_since_epoch().count()),rng(m_DeviceSeed)
    {
        if (rd.entropy() == 0.0) {
            rng.seed((unsigned)m_TimeSeed);
        }
    }
private:
    //Vars
    std::random_device rd;
    unsigned int m_DeviceSeed;
    unsigned long long m_TimeSeed;
    std::mt19937 rng;
};

我看到“ std :: chrono :: high_resolution_clock :: Now（）。time_since_epoch（）。count（）”被推荐作为random_device的替代方案，并且我发现检查熵将使我可以将其用作后备；但是，这是用Visual Studio编写的，显然这意味着熵始终显示32，无论它是否为真。

所以，我的问题是这个 ：在没有测试熵的情况下播种std :: mt19937的最可靠方法是什么？ chrono更好，还是random_device？还是某种组合，或者完全是其他选择？

基于此：The implementation of random_device in VS2010?

在大多数情况下，似乎random_device是播种或生成seed_sequences的安全选择，但我想确定。

解决方法

下班后我花了一些时间来研究Microsoft文档和VS源码，我认为我应该分享！标头中包含以下内容：

_NODISCARD double entropy() const noexcept
    {   // return entropy of random number source
    return (32.0);
    }

_NODISCARD result_type operator()()
    {   // return next value
    return (_Random_device());
    }

第一部分，毕竟熵总是32.0，并且运算符调用_Random_Device。我能够将该定义追溯到xrngdev.cpp，它使用了rand_s。

_CRTIMP2_PURE unsigned int __CLRCALL_PURE_OR_CDECL _Random_device()
    {   // return a random value
    unsigned int ans;
    if (_CSTD rand_s(&ans))
        _Xout_of_range("invalid random_device value");
    return (ans);
    }

根据Microsoft文档，“ rand_s函数将0到UINT_MAX范围内的伪随机整数写入输入指针。rand_s函数使用操作系统生成加密安全的随机数。”

此外，跟踪rand_s.cpp会显示以下内容：

    if (!__acrt_RtlGenRandom(result,static_cast<ULONG>(sizeof(*result))))
{
    errno = ENOMEM;
    return errno;
}

确认使用RtlGenRandom，如下所示：The implementation of random_device in VS2010?

RtlGenRandom有点像一个黑匣子，但根据已发布的内容，它使用：

[RtlGenRandom]按照FIPS 186-2附录3.1中的指定生成，并带有 SHA-1作为G函数。并具有以下熵：

当前进程ID（GetCurrentProcessID）。

当前线程ID（GetCurrentThreadID）。

自启动以来的滴答计数（GetTickCount）。

当前时间（GetLocalTime）。

各种高精度性能计数器（QueryPerformanceCounter）。

用户环境块的MD4哈希，其中包括用户名，计算机名称和搜索路径。 [...]

高精度内部CPU计数器，例如RDTSC，RDMSR，RDPMC

[省略：低级系统信息字段和性能计数器的长列表] [4]

所以，在WindowsXP之后的几乎所有Windows应用程序中，std :: random_device似乎都是最可靠的选项。

尽管我仍将按照提供的注释并创建一个get_seed（）样式函数来生成完整的std :: seed_seq，但要多加一些曲折，但这至少对我来说是std :: random_device可能更健壮的“基础” “播种选项。