src/rand/GaloisLFSR.hpp

   1 #ifndef BLANK_RAND_GALOISLFSR_HPP_
   2 #define BLANK_RAND_GALOISLFSR_HPP_
   3
   4 #include <cstdint>
   5 #include <limits>
   6
   7
   8 namespace blank {
   9
  10 class GaloisLFSR {
  11
  12 public:
  13         // seed should be non-zero
  14         explicit GaloisLFSR(std::uint64_t seed) noexcept
  15         : state(seed) { }
  16
  17         // get the next bit
  18         bool operator ()() noexcept {
  19                 bool result = state & 1;
  20                 state >>= 1;
  21                 if (result) {
  22                         state |= 0x8000000000000000;
  23                         state ^= mask;
  24                 } else {
  25                         state &= 0x7FFFFFFFFFFFFFFF;
  26                 }
  27                 return result;
  28         }
  29
  30         template<class T>
  31         T operator ()(T &out) noexcept {
  32                 constexpr int num_bits =
  33                         std::numeric_limits<T>::digits +
  34                         std::numeric_limits<T>::is_signed;
  35                 for (int i = 0; i < num_bits; ++i) {
  36                         operator ()();
  37                 }
  38                 return out = static_cast<T>(state);
  39         }
  40
  41         template<class T>
  42         T Next() noexcept {
  43                 T next;
  44                 return (*this)(next);
  45         }
  46
  47 private:
  48         std::uint64_t state;
  49         // bits 64, 63, 61, and 60 set to 1 (counting from 1 lo to hi)
  50         static constexpr std::uint64_t mask = 0xD800000000000000;
  51
  52 };
  53
  54 }
  55
  56 #endif