随机函数不会返回随机值

Question

如果我用这种方法生成10个随机数，它是有效的（会产生不同的值）。

fn main() {
    let seed = std::time::SystemTime::now()
        .duration_since(std::time::UNIX_EPOCH)
        .expect("system time cannot be before unix epoch")
        .as_millis() as u64;

    let mut rng = oorandom::Rand32::new(seed);

    for _ in 0..10 {
        println!("Your random number is: {}", &rng.rand_range(0..4));
    }

但是如果我将它们因子化为一个结构体，生成的值总是相同的：

use oorandom::{self, Rand32};

struct Util {
    rng: Rand32,
}
impl Util {
    pub fn new() -> Self {
        let seed = std::time::SystemTime::now()
            .duration_since(std::time::UNIX_EPOCH)
            .unwrap()
            .as_millis() as u64;
        println!("new color util {}", seed);
        let rng = Rand32::new(seed);
        Util { rng }
    }
    pub fn get_random(&self) -> u32 {
        let mut rng = self.rng;
        let random_number = rng.rand_range(0..4);
        random_number
    }
}

fn main() {
    let util = Util::new();
    for _ in 0..10 {
        println!("Your random number is: {}", util.get_random());
    }
}

这两种使用get_random API的方式有什么区别，为什么当我将rng放入一个结构体中时会出错？

- Magin

Answer 1

这不起作用，因为你从结构体中复制了 rng，然后对其进行了变异（注册你已经抽样了一个数字）：

impl Util {
    pub fn get_random(&self) -> u32 {
        let mut rng = self.rng;  // <-- here you copy `rng`,
                                 // creating a new value, unrelated with `self.rng`
        let random_number = rng.rand_range(0..4); // <-- here you mutate `rng`,
        random_number                             // but leave `self.rng` untouched
    }
}

相反，你必须对 `self` 进行可变借用，以便能够直接修改 `rng`。

impl Util {
    pub fn get_random(&mut self) -> u32 {
        //             +++ `mut` has been added, to allow mutation of `self`
        let rng = &mut self.rng;  // this does not copy `self.rng`
        let random_number = rng.rand_range(0..4);
        random_number
    }
}

或者更简洁地说

impl Util {
    pub fn get_random(&mut self) -> u32 {
        let random_number = self.rng.rand_range(0..4);
        random_number
    }
}

甚至更好

impl Util {
    pub fn get_random(&mut self) -> u32 {
        self.rng.rand_range(0..4)
    }
}

- jthulhu

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谢谢你帮我解决这个困惑！ - Magin

这就是为什么（与官方Rust建议相反）我不是一个对每个可以接受的结构体都强烈推荐使用#[derive(Copy)]的粉丝的原因... - Finomnis

@Finomnis是的，我一开始也很惊讶，你竟然能复制这个携带非平凡内部状态的不透明结构。如果对于每种合格类型Copy不是自动特质，那正是因为存在这样的情况，实现它是没有意义的。 - jthulhu

另外，oorandom 没有适当的贡献方式（没有 GitHub），它有未解决的错误报告（https://todo.sr.ht/~icefox/oorandom/7），甚至没有实现 rand_core（https://docs.rs/rand_core/）。@Magin 我认为通常应该用 rand_pcg 替代它。我不明白为什么 oorandom 变得这么大，但在我看来，它并不值得如此。也许是因为它有一个漂亮的主页。 - Finomnis

谢谢 @Finomnis！我也很好奇为什么在谷歌上找不到更多关于oorandom的信息。我会在我的项目中尝试使用rand_pcg！ - Magin

@Magin 这个问题稍微有点复杂，因为它使用了 rand_core 特性来保持一致性，这意味着一些功能需要 RandCore 或 SeedableRng 特性。但是，你可以使用例如 Pcg32::seed_from_u64 来初始化它，并使用所有的 RandCore 函数来获取随机性。 - Finomnis