mprand.c 文件参考

#include "../../../include/lammp/mprand.h"
#include "../../../include/lammp/impl/rand_state.h"
#include "../../../include/lammp/impl/tmp_alloc.h"

mprand.c 的引用(Include)关系图:

浏览源代码.

结构体
struct	lmmp_global_rng_t
struct	lmmp_strong_rng_t

宏定义
#define	GLOBAL_RNG_INIT_SEED_TYPE   1
#define	GLOBAL_RNG_INIT_STATE   10451216379200822465ULL

类型定义
typedef struct lmmp_strong_rng_t	lmmp_strong_rng_t

函数
void	lmmp_global_rng_init_ (int seed, int seed_type)
	初始化全局随机数生成器
mp_size_t	lmmp_random_ (mp_ptr restrict dst, mp_size_t n)
mp_size_t	lmmp_seed_random_ (mp_ptr restrict dst, mp_size_t n, mp_limb_t seed, int seed_type)
mp_size_t	lmmp_strong_random_ (mp_ptr restrict dst, mp_size_t n, lmmp_strong_rng_t *rng)
void	lmmp_strong_rng_extern_ (lmmp_strong_rng_t *rng, mp_size_t k)
	将rng内部状态拓展至k维度
void	lmmp_strong_rng_free_ (lmmp_strong_rng_t *rng)
	销毁强随机数生成器
lmmp_strong_rng_t *	lmmp_strong_rng_init_ (mp_size_t k, int seed)
	创建k维度强随机数生成器

变量
static _Thread_local lmmp_global_rng_t	lmmp_global_rng = { 10451216379200822465ULL , 1 }

---

结构体说明

lmmp_global_rng_t

struct lmmp_global_rng_t

在文件 mprand.c 第 11 行定义.

lmmp_global_rng_t 的协作图:

成员变量
int	seed_type
mp_limb_t	state

lmmp_strong_rng_t

struct lmmp_strong_rng_t

在文件 mprand.c 第 70 行定义.

lmmp_strong_rng_t 的协作图:

成员变量
pcg64_le_seq_t	stream

宏定义说明

GLOBAL_RNG_INIT_SEED_TYPE

#define GLOBAL_RNG_INIT_SEED_TYPE   1

在文件 mprand.c 第 17 行定义.

GLOBAL_RNG_INIT_STATE

#define GLOBAL_RNG_INIT_STATE   10451216379200822465ULL

在文件 mprand.c 第 16 行定义.

类型定义说明

lmmp_strong_rng_t

typedef struct lmmp_strong_rng_t lmmp_strong_rng_t

函数说明

lmmp_global_rng_init_()

void lmmp_global_rng_init_	(	int	seed,
		int	seed_type
	)

初始化全局随机数生成器

参数

seed	种子
seed_type	随机数发生器类型（0：pcg64_128，1：xoshiro256++）

警告

seed_type 必须在0到1之间，如果不是，则使用 seed_type%2 作为seed_type， 如果全局种子已经初始化，则会更新全局种子，或更新发生器类型

注解

由于使用int类型作为种子，我们将会维护一个全局种子随机序列，丰富种子的随机性。

在文件 mprand.c 第 20 行定义.

                                                    {
    lmmp_global_rng.state = lmmp_seed_generator(seed + seed_type);
    lmmp_global_rng.seed_type = seed_type % 2;
}

引用了 lmmp_global_rng, lmmp_seed_generator(), lmmp_global_rng_t::seed_type , 以及 lmmp_global_rng_t::state.

函数调用图:

lmmp_random_()

mp_size_t lmmp_random_	(	mp_ptr restrict	dst,
		mp_size_t	n
	)

在文件 mprand.c 第 60 行定义.

                                                         {
    if (n == 0 || dst == NULL) {
        return 0;
    }
    mp_limb_t seed = lmmp_global_rng.state + n;
    seed ^= rotl(lmmp_seed_generator(n), 23);
    lmmp_global_rng.state = lmmp_seed_generator(seed);
    return lmmp_seed_random_(dst, n, seed, lmmp_global_rng.seed_type);
}

引用了 lmmp_global_rng, lmmp_seed_generator(), lmmp_seed_random_(), rotl(), lmmp_global_rng_t::seed_type , 以及 lmmp_global_rng_t::state.

函数调用图:

lmmp_seed_random_()

mp_size_t lmmp_seed_random_	(	mp_ptr restrict	dst,
		mp_size_t	n,
		mp_limb_t	seed,
		int	seed_type
	)

在文件 mprand.c 第 25 行定义.

                                                                                             {
    seed_type %= 2;
    if (seed_type == 0) {
        pcg64_128_state rng;
        lmmp_pcg64_128_srandom(&rng, seed);
        mp_size_t i = 0;
        for (; i + 3 < n; i += 4) {
            dst[i + 0] = lmmp_pcg64_128_random(&rng);
            dst[i + 1] = lmmp_pcg64_128_random(&rng);
            dst[i + 2] = lmmp_pcg64_128_random(&rng);
            dst[i + 3] = lmmp_pcg64_128_random(&rng);
        }
        for (; i < n; ++i) {
            dst[i] = lmmp_pcg64_128_random(&rng);
        }
    } else {
        xoshiro256pp_state rng;
        lmmp_xoshiro256pp_srandom(&rng, seed);
        mp_size_t i = 0;
        for (; i + 3 < n; i += 4) {
            dst[i + 0] = lmmp_xoshiro256pp_random(&rng);
            dst[i + 1] = lmmp_xoshiro256pp_random(&rng);
            dst[i + 2] = lmmp_xoshiro256pp_random(&rng);
            dst[i + 3] = lmmp_xoshiro256pp_random(&rng);
        }
        for (; i < n; ++i) {
            dst[i] = lmmp_xoshiro256pp_random(&rng);
        }
    }
    while (n > 0 && dst[n - 1] == 0) {
        --n;
    }
    return n;
}

引用了 lmmp_pcg64_128_random(), lmmp_pcg64_128_srandom(), lmmp_xoshiro256pp_random() , 以及 lmmp_xoshiro256pp_srandom().

被这些函数引用 lmmp_random_().

函数调用图:

这是这个函数的调用关系图:

lmmp_strong_random_()

mp_size_t lmmp_strong_random_	(	mp_ptr restrict	dst,
		mp_size_t	n,
		lmmp_strong_rng_t *	rng
	)

在文件 mprand.c 第 108 行定义.

                                                                                        {
    lmmp_param_assert(dst != NULL);
    lmmp_param_assert(rng != NULL);
    lmmp_param_assert(rng->stream.state != NULL);
    lmmp_param_assert(n > 0);
    lmmp_param_assert(n <= rng->stream.k);
    pcg64_le_seq_next(dst, n, &rng->stream);
    while (n > 0 && dst[n - 1] == 0) {
        --n;
    }
    return n;
}

引用了 lmmp_param_assert, pcg64_le_seq_next(), pcg64_le_seq_t::state , 以及 lmmp_strong_rng_t::stream.

函数调用图:

lmmp_strong_rng_extern_()

void lmmp_strong_rng_extern_	(	lmmp_strong_rng_t *	rng,
		mp_size_t	k
	)

将rng内部状态拓展至k维度

参数

rng	强随机数生成器指针
k	随机数长度（单位：limb）

警告

rng!=NULL, k>0

注解

若k<=rng->stream.k，则不进行任何操作。否则，将rng内部状态拓展至k维度。

在文件 mprand.c 第 87 行定义.

                                                                  {
    lmmp_param_assert(rng != NULL);
    lmmp_param_assert(k > 0);
    if (k <= rng->stream.k) return;
    rng->stream.state = (mp_limb_t*)lmmp_realloc(rng->stream.state, k * sizeof(mp_limb_t));
 
    mp_limb_t new_seed = lmmp_seed_generator(rng->stream.k);
    new_seed = rotl(new_seed, 37) ^ lmmp_seed_generator(k);
    pcg64_le_seq_init(&rng->stream, rng->stream.k, new_seed);
    rng->stream.k = k;
}

引用了 pcg64_le_seq_t::k, k, lmmp_param_assert, lmmp_realloc(), lmmp_seed_generator(), pcg64_le_seq_init(), rotl(), pcg64_le_seq_t::state , 以及 lmmp_strong_rng_t::stream.

函数调用图:

lmmp_strong_rng_free_()

void lmmp_strong_rng_free_

(

lmmp_strong_rng_t *

rng

)

销毁强随机数生成器

参数

rng

强随机数生成器指针

在文件 mprand.c 第 99 行定义.

                                                   {
    if (rng != NULL) {
        if (rng->stream.state != NULL) {
            lmmp_free(rng->stream.state);
        }
        lmmp_free(rng);
    }
}

引用了 lmmp_free(), pcg64_le_seq_t::state , 以及 lmmp_strong_rng_t::stream.

函数调用图:

lmmp_strong_rng_init_()

lmmp_strong_rng_t * lmmp_strong_rng_init_	(	mp_size_t	k,
		int	seed
	)

创建k维度强随机数生成器

参数

k	随机数长度（单位：limb）
seed	种子

警告

k>0

注解

请注意，此操作是一个开销很大的操作，且会分配内存，在仅生成一次的情况下，甚至初始化时间会慢于生成 一个随机数的时间。

返回

强随机数生成器指针

在文件 mprand.c 第 74 行定义.

                                                                {
    lmmp_param_assert(k > 0);
 
    lmmp_strong_rng_t* rng = (lmmp_strong_rng_t*)lmmp_alloc(sizeof(lmmp_strong_rng_t));
    rng->stream.k = k;
    rng->stream.state = ALLOC_TYPE(k, mp_limb_t);
 
    mp_limb_t new_seed = lmmp_seed_generator(seed);
    new_seed = rotl(new_seed, 17) ^ lmmp_seed_generator(k);
    pcg64_le_seq_init(&rng->stream, 0, new_seed);
    return rng;
}

引用了 ALLOC_TYPE, pcg64_le_seq_t::k, k, lmmp_alloc(), lmmp_param_assert, lmmp_seed_generator(), pcg64_le_seq_init(), rotl(), pcg64_le_seq_t::state , 以及 lmmp_strong_rng_t::stream.

函数调用图:

变量说明

lmmp_global_rng

_Thread_local lmmp_global_rng_t lmmp_global_rng = { 10451216379200822465ULL , 1 }

static

在文件 mprand.c 第 18 行定义.

{GLOBAL_RNG_INIT_STATE, GLOBAL_RNG_INIT_SEED_TYPE};

被这些函数引用 lmmp_global_rng_init_() , 以及 lmmp_random_().