用于蒙特卡罗集成的线程安全随机数生成

我试图编写一些能够快速计算随机数的东西，并且可以应用于多个线程。我当前的代码是：用于蒙特卡罗集成的线程安全随机数生成

/* Approximating PI using a Monte-Carlo method. */ 

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <math.h> 
#include <time.h> 
#include <omp.h> 
#define N 1000000000 /* As lareg as possible for increased accuracy */ 

double random_function(void); 

int main(void) 
{ 
    int i = 0; 
    double X, Y; 
    double count_inside_temp = 0.0, count_inside = 0.0; 
    unsigned int th_id = omp_get_thread_num(); 
    #pragma omp parallel private(i, X, Y) firstprivate(count_inside_temp) 
    { 
     srand(th_id); 
     #pragma omp for schedule(static) 
     for (i = 0; i <= N; i++) { 
     X = 2.0 * random_function() - 1.0; 
     Y = 2.0 * random_function() - 1.0; 
     if ((X * X) + (Y * Y) < 1.0) { 
     count_inside_temp += 1.0; 
    } 
    } 
    #pragma omp atomic 
     count_inside += count_inside_temp; 
    } 
    printf("Approximation to PI is = %.10lf\n", (count_inside * 4.0)/ N); 
    return 0; 
} 

double random_function(void) 
{ 
    return ((double) rand()/(double) RAND_MAX); 
}

这工作，但通过观察我知道它不是使用的所有线程的资源管理器。 rand（）是否适用于多线程代码？如果不是，有没有一个好的选择？非常感谢。 Jack

来源

2010-09-22 JMzance

是rand()线程安全吗？也许，也许不是：

The rand() function need not be reentrant. A function that is not required to be reentrant is not required to be thread-safe."

一个测试和良好的学习锻炼将替换，比如调用rand()，固定整数看看会发生什么。

我想到的伪随机数发生器的方式是作为一个黑盒子，它将一个整数作为输入并返回一个整数作为输出。对于任何给定的输入，输出总是相同的，但数字序列中没有模式，并且序列均匀分布在可能输出的范围内。（这个模型不完全准确，但它会做。）你使用这个黑盒子的方式是选择一个凝视的数字（种子）在你的应用程序中使用输出值，并作为下一次调用随机数发生器。有两种常用的方法来设计API：

两个函数，一个设置初始种子（例如srand(seed)）和一个来检索序列（例如rand()）的下一个值。 PRNG的状态在内部存储在某种全局变量中。生成一个新的随机数不会是线程安全的（很难说，但输出流将不可重现），或者在多线程代码中会很慢（最终会在状态值周围出现一些序列化）。
PRNG状态暴露给应用程序员的接口。这里通常有三个函数：init_prng(seed)，它返回PRNG状态的一些不透明表示，get_prng(state)，它返回一个随机数并更改状态变量，以及destroy_peng(state)，它只是清理分配的内存等等。这种类型的API的PRNG都应该是线程安全的且平行于无锁定运行（因为你是负责管理（现在是线程本地）状态变量。

我一般写在Fortran和使用Ladd's实施Mersenne Twister PRNG（该链接值得一读）C中有许多合适的PRNG，它将状态暴露给你的控制PRNG看起来不错，并且使用它（在并行区域和私有状态变量内初始化并销毁调用）应该给你一个体面的加速。

最后，通常情况下，PRNGs可以做得更好，如果你一次要求一个随机数的整个序列（e 。G。编译器可以矢量化PRNG内部）。由于这个库通常有类似get_prng_array(state)的函数，它们会返回一个包含随机数字的数组，因为如果将get_prng放在填充数组元素的循环中 - 它们只会更快地执行。这将是第二次优化（并且需要在并行for循环中添加一个for循环）显然，您不希望这样做的每线程堆栈空间用完！

来源

2010-09-22 19:02:23

Ladd's实现的链接已经死机，有关fortran实现的其他建议？ – lalmei 2014-09-05 11:03:59

用于蒙特卡罗集成的线程安全随机数生成

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