为什么C++14中std::shuffle方法被弃用？

Question

根据cppreference.com关于std::shufle的参考文献，以下方法在c++14中已被弃用:

template< class RandomIt >
void random_shuffle( RandomIt first, RandomIt last );

为什么我们将不能再不传第三个参数来调用以下函数？

std::random_shuffle(v.begin(),v.end()); //no longer valid in c++14

看起来不像是另一个函数声明有默认参数集。这背后的原因是什么？是否添加了某种替代方案？

- Trevor Hickey

Answer 1

std::random_shuffle在内部可能会使用C系列的random函数。这些函数使用全局状态来保存种子和其他状态。

因此，它正在被弃用，因为shuffle会做相同的事情，但更好。也就是说，它使用C++11中的新<random>头文件，该文件不使用全局状态，而是使用生成器、设备和分布来创建自己的对象。

- Germán Diago

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std::random_shuffle可能会使用rand。但它并不强制要求使用rand。一些实现会使用，而另一些则不会。 - Howard Hinnant

感谢您的纠正，我在那里犯了错误。对于这个不准确之处，我很抱歉。 - Germán Diago

Answer 2

std::random_shuffle (实际上)被std::shuffle替代。你需要传递第三个参数(一个随机数生成器)，但是作为交换，你会获得更好的定义和(通常)行为。

std::random_shuffle 定义相当不好。它通常使用rand()生成随机数，但没有任何说明它是否(以及如何)调用srand，因此你无法依赖于rand在你想要的方式下种子。(如果你种子了rand，你也不能保证它被使用)。如果我没记错的话，还有一些令人困惑(有点自相矛盾)的语言，可以解释为random_shuffle根本无法使用rand，或者它不能用srand进行种子。即使在最好的情况下，许多rand()实现都相当差劲，因此即使在最好的情况下，你也不能依赖于有用的结果。

最后结论：没有损失，使用std::shuffle代替random_shuffle，你的代码会更好。

- Jerry Coffin

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似乎有一个接受 RNG 的第二个重载……那个可用吗？ - user541686

@Mehrdad：我认为是的。它基本上等同于 std::shuffle。但我并没有看到任何真正理由优先选择它而不是 std::shuffle。 - Jerry Coffin

在random_shuffle中的RandomNumberGenerator与shuffle中的UniformRandomNumberGenerator具有不同的API。后者的API符合[rand.req.urng]中的均匀随机数生成器要求。前者的API仅在random_shuffle的要求子句中指定。 - Howard Hinnant

Answer 3

我们可以在此文档中找到理由：N3775: Deprecating rand and Friends，它说：

因此，我们现在建议执行下一步计划，以阻止使用传统的 C 函数 rand，以及与其相关的 seeding 函数 srand 和上限宏 RAND_MAX。⁶ 特别是，我们建议通过正式弃用以下内容来开始这个过渡：

- rand、srand 和 RAND_MAX - algorithm random_shuffle() (保留 shuffle)。

弃用 random_shuffle() 的原因是一个重载被指定为依赖于 rand，而另一个重载被指定为需要一个难以生成的分布对象；这样的分布已经是我们保留的 shuffle 的一个隐含部分。

还有一份后续文档Discouraging rand() in C++14, v2 重新阐述了这个立场。

更新

正如 Howard Hinnant 指出的那样，《N3775》存在错误：rand_shuffle() 允许但不要求在内部使用 rand()，但这不会改变理由。

- Shafik Yaghmour

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N3775在错误地说rand_shuffle()被指定为依赖于rand。正确的说法是它允许在rand的基础上实现。但并不要求在rand的基础上实现。 - Howard Hinnant

@HowardHinnant 感谢您指出这一点，我一直在想为什么cppreference使用了那种措辞，我应该自己查看标准。 - Shafik Yaghmour

Answer 4

random_shuffle被弃用，因为它的RNG未指定——不仅是你不必指定，而且标准本身也没有指定。例如在VC++中，它使用实现非常差的rand()。

- Cory Nelson

Answer 5

其他回答已经回答了这个问题，但如果有人正在寻找一些适合您需求的剪贴代码，以下可能会有所帮助：

#include <random>
...
std::random_device rd;
std::mt19937 g(rd());
std::shuffle(v.begin(), v.end(), g);

rd 在许多平台上产生非确定性的随机数据，生成器 g 使用具有大状态的 Mersenne Twister 伪随机数生成器。

- wcochran