C++中如何将随机分布函数作为参数传入自定义函数

方案1：模板参数实现（编译期确定分布，性能最优） #

这种方式没有额外运行时开销，适合大部分编译期就能确定分布类型的场景，直接把分布类型作为模板参数传入即可，修改后的代码如下：

#include <vector>
#include <random>
#include <algorithm>
#include <functional>

// 模板参数Dist为随机分布类型
template<typename Dist>
auto GenerateRandomVector(Dist& dist, int VecSize) -> std::vector<double> {
    std::random_device rnd_device;
    std::mt19937 mersenne_engine {rnd_device()};  

    auto gen = [&dist, &mersenne_engine]() {
        return dist(mersenne_engine);
    };

    // 修正原代码的类型不匹配问题：原代码定义了vector<int>但返回值是vector<double>
    std::vector<double> vec(VecSize);
    std::generate(vec.begin(), vec.end(), gen);

    return vec;
}

调用示例： #

// 正态分布调用
std::normal_distribution<double> normal_dist(0.0, 1.0);
auto normal_vec = GenerateRandomVector(normal_dist, 100);

// 均匀分布调用，直接换分布对象即可
std::uniform_real_distribution<double> uniform_dist(0.0, 10.0);
auto uniform_vec = GenerateRandomVector(uniform_dist, 100);

方案2：std::function封装（运行时动态切换分布） #

如果需要在运行时动态更换分布类型，不用修改函数模板，可以把分布的调用封装成std::function<double()>传入：

auto GenerateRandomVector(std::function<double()> gen, int VecSize) -> std::vector<double> {
    std::vector<double> vec(VecSize);
    std::generate(vec.begin(), vec.end(), gen);
    return vec;
}

调用示例： #

std::random_device rnd_device;
std::mt19937 mersenne_engine {rnd_device()};  

// 正态分布场景
std::normal_distribution<double> normal_dist(0.0, 1.0);
auto normal_gen = [&normal_dist, &mersenne_engine](){ return normal_dist(mersenne_engine); };
auto normal_vec = GenerateRandomVector(normal_gen, 100);

// 泊松分布场景
std::poisson_distribution<int> poisson_dist(5);
auto poisson_gen = [&poisson_dist, &mersenne_engine](){ return poisson_dist(mersenne_engine); };
auto poisson_vec = GenerateRandomVector(poisson_gen, 100);

注意点 #

• 原代码中mean、SD、VecSize参数不需要传非const左值引用，改为值传递或const引用即可，避免外部变量被意外修改
• 原代码存在vector类型不匹配问题，返回值声明为std::vector<double>但内部定义的是std::vector<int>，需要修正类型一致

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Steveit