mt_rand() 和 rand() 的区别

Question

使用mt_rand($min, $max)和rand($min, $max)在速度上有什么区别？

Answer 1

mt_rand() 上的 PHP 手册指出：

生成随机数的速度比 libc rand() 提供的平均速度快四倍。

Answer 2

以下是两者的速度差异：-
mt_rand($min, $max) 比 rand($min, $max) 快 四 倍

原因是那，rand($min, $max) 使用 libc 随机数生成器，而 mt_rand($min, $max) 使用 Mersenne Twister，速度快了四倍。

希望它能解决您的疑问。
谢谢。

Answer 3

它们的速度似乎相等：

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";

OSX Mavericks 和 VirtualBox 的 Ubuntu 11 的结果：

Darwin 5.5.19
0.038038969039917
0.033117055892944

Linux 5.3.6-13ubuntu3.10
0.031459093093872
0.031935214996338

如果这些措施是正确的，则其他地方提到的手动注释应被视为错误/过时。

Answer 4

更新

由于 PHP 7.1 mt_rand 已完全取代 rand，并且 rand 已成为 mt_rand 的别名。下面的答案主要针对老版本这两个函数的区别，以及引入mt_rand的原因。

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速度不是引入mt_rand 的原因！

rand 函数早于mt_rand 就存在，但它存在严重缺陷。 PRNG 必须获得一些熵，即它生成随机数序列的数字。如果您打印出由rand() 生成的十个数字的列表，如下所示：

for ($i=0;$i<10;++$i)
    echo rand(), PHP_EOL;

输出可用于计算rand 种子是什么，并使用它，您可以预测下一个随机数。有一些工具可以做到这一点，所以谷歌一下并测试它。

rand 的随机数 as demonstrated here 相对快速地显示模式也存在问题。 mt_rand 的问题似乎也解决了很多。

mt_rand 使用更好的随机化算法 (Mersenne Twist)，它需要在确定种子之前知道更多随机数并且更快。 这并不意味着根据定义，mt_rand 比 rand 快，这只意味着生成数字的方式更快，并且似乎正如此处的其他答案所证明的那样，对函数的性能没有真正的影响。
不管怎样，看看the mt_srand 和the srand docs。我相信它们会包含更多信息

如果mt_rand 的算法可以提高性能，那么这对您来说是件好事，但这是一个巧合。 TL;TR：

引入mt_rand 是为了解决rand 中存在的问题！

Answer 5

更新（PHP 7.1）：

rand() and srand() have now been made aliases to mt_rand() and mt_srand(), respectively. 这意味着以下函数的输出发生了变化：rand()、shuffle()、str_shuffle() 和 array_rand()。

这意味着从 7.1 版开始，它们之间没有实际区别，因为rand calls mt_rand internally。

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PHP 7.1 之前：

如果不用于安全目的，使用rand() 并不是一个坏习惯，我通常使用rand()（习惯？）。

如果您需要大量随机数，则需要mt_rand 而不是rand。 mt_rand 的周期为 2¹⁹⁹³⁷ - 1，远远优于 rand (2³²)。看看this article，了解使用rand 和mt_rand 生成图形模式。

Periodicity 和 entropy 是使用 mt_rand() 而不是 rand() 的唯一原因，而不是提高安全性或速度。

从数学上讲，mt_rand 比 rand 有更多的entropy 和更大的periodicity（2¹⁹⁹³⁷-1 与 2³²）。

如果您需要一些随机数并且安全性不成问题，rand 将完成这项工作（获取一个随机数来决定触发清理过程）。

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测试速度提升

实际上这两个函数的速度差别不大（可能是因为 PHP⇔C 包装器开销？）。

PHP测试代码：

<?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);
}

PHP 7.0.19 中的测试：

$ 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

在 PHP 5.4.45 中的测试（较慢的机器）：

$ 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

只有 6-9%，而不是声称的 400%。

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出于安全目的使用

但是如果您的应用程序因为安全问题需要大量熵，您将需要一种更安全的方法，而openssl_random_pseudo_bytes() 可能是最好的解决方案，它的工作是否有效（好得多但速度较慢？我们需要安全而不是速度？） relying on openssl related issues.

rand() nor mt_rand() 都不够安全：

注意此函数不会生成加密安全 值，不应用于加密目的。如果你需要 一个加密安全值，考虑使用random_int()， random_bytes()，或openssl_random_pseudo_bytes()。

有像random_compat这样的PHP扩展，但如果没有必要，我不建议使用它们。

Answer 6

从 PHP 7.1 开始，完全没有区别。 rand() 现在是 mt_rand() 的别名。

见http://php.net/manual/en/migration71.incompatible.php#migration71.incompatible.rand-srand-aliases

更多详情：https://wiki.php.net/rfc/rng_fixes