最終更新日時: 2025年10月23日 01時15分43秒 (JST)
Akira Takahashi が更新

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function template
<random>

# std::ranges::generate_random(C++26)

    namespace std::ranges {
      template <class R, class G>
        requires output_range<R, invoke_result_t<G&>> &&
                 uniform_random_bit_generator<remove_cvref_t<G>>
      constexpr borrowed_iterator_t<R>
        generate_random(R&& r, G&& g);                  // (1) C++26

      template <class G,
                output_iterator<invoke_result_t<G&>> O,
                sentinel_for<O> S>
        requires uniform_random_bit_generator<remove_cvref_t<G>>
      constexpr O
        generate_random(O first, S last, G&& g);        // (2) C++26

      template <class R, class G, class D>
        requires output_range<R, invoke_result_t<D&, G&>> &&
                 invocable<D&, G&> &&
                 uniform_random_bit_generator<remove_cvref_t<G>>
      constexpr borrowed_iterator_t<R>
        generate_random(R&& r, G&& g, D&& d);           // (3) C++26

      template <class G,
                class D,
                output_iterator<invoke_result_t<D&, G&>> O,
                sentinel_for<O> S>
        requires invocable<D&, G&> &&
                 uniform_random_bit_generator<remove_cvref_t<G>>
      constexpr O
        generate_random(O first, S last, G&& g, D&& d); // (4) C++26
    }

## 概要

乱数列を生成する。

- (1) : 出力範囲`r`の各要素に、乱数生成器`g`で生成した乱数を代入する
- (2) : 出力イテレータ範囲`[first, last)`の各要素に、乱数生成器`g`で生成した乱数を代入する
- (3) : 出力範囲`r`の各要素に、乱数生成器`g`と分布生成器`d`で生成した乱数を代入する
- (4) : 出力イテレータ範囲`[first, last)`の各要素に、乱数生成器`g`と分布生成器`d`で生成した乱数を代入する

この関数は、`for`文を使用した以下のコードをアルゴリズム関数化したものである。

    std::vector<int> v(10);
    std::mt19937 gen {std::random_device{}()};
    std::uniform_int_distribution<int> dist{1, 100};

    // 以下の3つのコードは等価
    std::ranges::generate_random(v, gen);                  // (1)
    std::ranges::generate_random(v.begin(), v.end(), gen); // (2)
    for (auto& x : v) {
      x = gen();
    }

    // 以下の3つのコードは等価
    std::ranges::generate_random(v, gen, dist);                  // (3)
    std::ranges::generate_random(v.begin(), v.end(), gen, dist); // (4)
    for (auto& x : v) {
      x = dist(gen);
    }

## 効果

- (1) :

  - `g.generate_random(std::forward<R>(r))`が妥当な式であれば、それを呼び出す
    - 備考 : 乱数生成器が`generate_random()`メンバ関数をもっていればそれを使用する
  - そうでなく、`R`が`sized_range`のモデルである場合、値`N`と`span<invoke_result_t<G&>, N>`型オブジェクト`s`に対して、式`g()`または`g.generate_random(s)`を未規定の回数だけ呼び出して実行し、`r`の各要素に代入する
    - 備考 : ここでの`N`は乱数生成の回数と異なってもよい
  - そうでなければ、`ranges::generate(std::forward<R>(r), ref(g))`を呼び出す
    - 備考 : `std::forward_list`のような`size()`メンバ関数をもたないコンテナがこちらに該当する

- (2) : 以下と等価

      return generate_random(subrange<O, S>(std::move(first), last), g);

- (3) :

  - `d.generate_random(std::forward<R>(r), g)`が妥当な式であれば、それを呼び出す
    - 備考 : 分布生成器が`generate_random()`メンバ関数をもっていればそれを使用する
  - そうでなく、`R`が`sized_range`のモデルである場合、値`N`と`span<invoke_result_t<D&, G&>, N>`型オブジェクト`s`に対して、式`invoke(d, g)`または`d.generate_random(s, g)`を未規定の回数だけ呼び出して実行し、`r`の各要素に代入する
    - 備考 : ここでの`N`は乱数生成の回数と異なってもよい
  - そうでなければ、`ranges::generate(std::forward<R>(r), [&d, &g] { return invoke(d, g); })`を呼び出す
    - 備考 : `std::forward_list`のような`size()`メンバ関数をもたないコンテナがこちらに該当する

- (4) : 以下と等価

      return generate_random(subrange<O, S>(std::move(first), last), g, d);

## 戻り値

- (1), (3) :

      return ranges::end(r);

## 例

    #include <random>
    #include <print>
    #include <vector>
    #include <cstdint>

    int main()
    {
      std::random_device seed_gen;
      std::uint32_t seed = seed_gen();
      std::mt19937 engine(seed);
      std::uniform_int_distribution<int> dist{0, 100};

      std::vector<int> v(10);

      // コンテナの全要素を乱数で埋める
      std::ranges::generate_random(v, engine);
      std::println("{}", v);

      // コンテナの全要素を、指定した分布の乱数で埋める
      std::ranges::generate_random(v, engine, dist);
      std::println("{}", v);
    }

### 出力例

    [2034091041, 1919373608, 514210727, -1154669807, -315048337, -1224623446, -1986406128, -1034429876, -844125616, 1858136340]
    [83, 25, 48, 15, 9, 60, 47, 31, 91, 54]

## バージョン

### 言語

- C++26

### 処理系

- Clang: 19.0 ❌
- GCC: 14 ❌
- Visual C++: 2022 Update 10 ❌

## 参照

- P1068R11 Vector API for random number generation