Разница между mt rand() и rand()
В чем разница между использованием mt_rand($min, $max)
и rand($min, $max)
в отношении скорости?
6 answers
Обновление
Начиная с PHP 7.1 mt_rand
полностью заменил rand
, и rand
был сделан псевдонимом для mt_rand
. В приведенном ниже ответе основное внимание уделяется различиям между двумя функциями для более старых версий и причинам введения mt_rand
.
Скорость не была причиной введения mt_rand
!
Функция rand
существовала задолго до mt_rand
, но она была глубоко ошибочной. PRNG должен получить некоторую энтропию, число, из которого он генерирует последовательность случайных чисел. Если ты распечатайте список из десяти чисел, которые были сгенерированы rand()
примерно так:
for ($i=0;$i<10;++$i)
echo rand(), PHP_EOL;
Выходные данные можно использовать для определения того, каким было начальное значение rand
, и с его помощью вы можете предсказать следующие случайные числа. Есть инструменты, которые делают это, так что погуглите немного и протестируйте это.
Также существует проблема с rand
относительно быстрым отображением шаблонов в его случайных числах , как показано здесь. Проблема mt_rand
, похоже, тоже решается намного лучше.
mt_rand
использует лучший алгоритм рандомизации (поворот Мерсенна), который требует, чтобы было известно больше случайных чисел, прежде чем можно будет определить начальное значение и быстрее. Это не означает, что mt_rand
по определению быстрее, чем rand
, это означает только то, что способ генерации чисел выполняется быстрее и, по-видимому, не оказывает реального влияния на производительность функции, как показали другие ответы здесь.
В любом случае, взгляните на mt_srand
и srand
документы. Я уверен, что они будут содержать дополнительную информацию
Если алгоритм mt_rand
приводит к увеличению производительности, то это здорово для вас, но это счастливое совпадение. TL;TR:
mt_rand
был введен для устранения проблем, существующих в rand
!
Обновление (PHP 7.1):
rand()
иsrand()
теперь стали псевдонимамиmt_rand()
иmt_srand()
соответственно. Это означает, что выходные данные для следующих функций претерпели изменения:rand()
,shuffle()
,str_shuffle()
, иarray_rand()
.
Это означает, что начиная с версии 7.1 между ними обоими нет практической разницы, потому что rand
внутренние вызовы mt_rand
.
До PHP 7.1:
Использование rand()
не является плохой практикой, если это не используемый в целях безопасности, я обычно использую rand()
(привычка?).
Если вам нужно огромное количество случайных чисел, вам понадобится mt_rand
вместо этого rand
. mt_rand
имеет период 219937 - 1, намного лучше, чем rand
(232). Взгляните на эту статью о генерации графических шаблонов с использованием rand
и mt_rand
.
Периодичность и энтропия являются единственными причинами использования mt_rand()
вместо rand()
, а не безопасность или скорость улучшения.
Математически mt_rand
имеют большую энтропию и большую периодичность, чем rand
(219937-1 против 232).
Если вам нужно несколько случайных чисел, и безопасность не является проблемой, rand
выполнит эту работу (получите случайное число, чтобы решить, запускать ли процесс очистки).
Повышение скорости тестирования
На практике между этими двумя функциями нет большой разницы в скорости (возможно, потому, что PHP⇔C накладные расходы на обертку?).
Тестовый код PHP:
<?php
for ($c = 0; $c < 3; $c++) {
$start = microtime(true);
$sum = 0.0;
for ($i = 0; $i < 100000000; $i++) {
$sum += rand();
}
printf('[rand %d] Time: %.3f s%s', $c, microtime(true) - $start, PHP_EOL);
}
for ($c = 0; $c < 3; $c++) {
$start = microtime(true);
$sum = 0.0;
for ($i = 0; $i < 100000000; $i++) {
$sum += mt_rand();
}
printf('[mt_rand %d] Time: %.3f s%s', $c, microtime(true) - $start, PHP_EOL);
}
Тесты на PHP 7.0.19:
$ php timing.php
[rand 0] Time: 4.658 s
[rand 1] Time: 4.664 s
[rand 2] Time: 4.654 s
[mt_rand 0] Time: 4.267 s
[mt_rand 1] Time: 4.255 s
[mt_rand 2] Time: 4.261 s
Тесты в PHP 5.4.45 (более медленная машина):
$ php timing.php
[rand 0] Time: 10.862 s
[rand 1] Time: 10.889 s
[rand 2] Time: 10.615 s
[mt_rand 0] Time: 10.948 s
[mt_rand 1] Time: 9.883 s
[mt_rand 2] Time: 10.190 s
Только 6-9%, а не 400%, как утверждалось.
Использование в целях безопасности
Но если вашему приложению требуется много энтропии из-за проблем с безопасностью, вам понадобится более безопасный способ и openssl_random_pseudo_bytes()
возможно, это лучшее решение, работает ли оно (намного лучше, но медленнее? мы нужна безопасность, а не скорость?) опираясь на проблемы, связанные с openssl.
Ни то, ни другое rand()
ни mt_rand()
достаточно безопасны:
Внимание Эта функция не генерирует криптографически защищенные значения и не должна использоваться в криптографических целях. Если вам нужно криптографически защищенное значение, рассмотрите возможность использования
random_int()
,random_bytes()
, илиopenssl_random_pseudo_bytes()
вместо этого.
Существуют расширения PHP, такие как random_compat
, но я этого не сделал рекомендую использовать их, если в этом нет необходимости.
Руководство по PHP по mt_rand()
заявляет, что это:
, который будет генерировать случайные числа в четыре раза быстрее, чем обеспечивает средний libc rand().
Начиная с PHP 7.1, нет никакой разницы. rand() теперь является псевдонимом для mt_rand().
См. http://php.net/manual/en/migration71.incompatible.php#migration71.incompatible.rand-srand-aliases
И более подробная информация: https://wiki.php.net/rfc/rng_fixes
Ниже приведена разница в скорости для них обоих :-mt_rand($min, $max)
является в четыре раза быстрее по сравнению с rand($min, $max)
Причина в том, что rand($min, $max)
использует генератор случайных чисел libc, в то время как mt_rand($min, $max)
использует Твистер Мерсенна, который в четыре раза быстрее.
Надеюсь, это разрешит ваши сомнения.
Спасибо.
Они кажутся равными по скорости:
function timeit($times, $func) {
$t = microtime(1);
while($times--) $func();
return microtime(1) - $t;
}
echo PHP_OS, " ", phpversion(), "\n";
echo timeit(100000, function() { rand(0,1000); }), "\n";
echo timeit(100000, function() { mt_rand(0,1000); }), "\n";
Результаты для OSX Mavericks и VirtualBox'ed Ubuntu 11:
Darwin 5.5.19
0.038038969039917
0.033117055892944
Linux 5.3.6-13ubuntu3.10
0.031459093093872
0.031935214996338
Если эти меры верны, комментарий руководства, упомянутый в другом месте, следует считать неправильным/устаревшим.