C 和 C++ 当中的 volatile 关键字和多线程同步没有关系!在多线程编程中,任何认为「需要加 volatile 修饰」的行为,都是没有标准支持的未定义行为。

最近在讨论多线程编程中的一个可能的 false sharing 问题时,有人提出加 volatile 可能可以解决问题。这种错误的认识荼毒多年,促使我写下这篇文章。

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现代编程语言,大都在标准库中包含了随机库。例如,C++ 在 C++11 标准中添加了 random 头文件,提供了现代的随机库;Python 则有 random。C++11 的随机库将生成随机数的过程在逻辑上切分成了两个步骤:随机数生成引擎和分布。在学习 C++11 的 random 库时,std::mt19937 这一随机数生成引擎的名字看起来十分奇怪,成功吸引了我的注意力。

查询后得知,std::mt19937 中的 MT 是 Mersenne Twister 的缩写,这是伪随机数生成算法的名字(梅森旋转算法);而 19937 则取自算法中用到的梅森素数 $2^{19937} - 1$。这里,梅森素数是算法生成伪随机数的循环长度(period),而旋转则说的是算法内部对定长二进制串循环位移的过程。

此篇讲解梅森旋转算法的一些原理,并介绍对其的一个「爆破」方法。

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众所周知,C++ 语言本身并不提供 I/O 功能。C++ 的 I/O 是通过标准库中输入输出流来实现的。标准库在 iostream 头文件当中,预定义了六个流对象,他们是:

  • istream <- std::cin/std::wcin,对应标准输入的输入流;
  • ostream <- std::cout/std::wcout,对应标准输出的输出流;
  • ostream <- std::cerr/std::wcerr,对应标准错误的输出流。

稍有经验的 C++ 程序员都应对这些流熟悉(至少对非宽字符版本的三个流对象熟悉),因此此篇不介绍它们的基本用法,而是讨论流的缓冲区。

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