为什么包装random.Random的random方法好像对RNG有影响？

Question

我试图random()通过在它周围放置一个包装器来记录调用以打印内容。令人惊讶的是，我注意到我开始获得不同的随机值。我创建了一个小示例来演示该行为：

脚本main.py：

import random

def not_wrapped(seed):
    """ not wrapped """
    gen = random.Random()
    gen.seed(seed)

    # def wrappy(func):
    #     return lambda: func()
    # gen.random = wrappy(gen.random)

    gen.randint(1, 1)
    return gen.getstate()

def wrapped(seed):
    """ wrapped """
    gen = random.Random()
    gen.seed(seed)

    def wrappy(func):
        return lambda: func()
    gen.random = wrappy(gen.random)

    gen.randint(1, 1)
    return gen.getstate()

for s in range(20):
    print(s, not_wrapped(s) == wrapped(s))

输出python3.7.5 main.py（与 python 3.6.9 相同）

0 True
1 False
2 False
3 False
4 False
5 True
6 False
7 False
8 False
9 False
10 True
11 False
12 False
13 False
14 False
15 True
16 False
17 True
18 False
19 True

所以正如你看到的 Random 实例的状态gen是不同的，这取决于我是否包装了 gen.random wrappy。

如果我调用randint()两次，则所有种子 0-19 的测试都将失败。对于 Python 2.7.17，wrapped和not_wrapped函数每次都返回相同的随机值（为每个种子打印 True）。

有谁知道发生了什么？

Python 3.6 在线示例：http : //tpcg.io/inbKc8hK

在此在线 repl 上的 Python 3.8.2 上，问题未显示：https : //repl.it/@DavidMoberg/ExemplaryTeemingDos

（此问题已交叉发布在：https : //www.reddit.com/r/learnpython/comments/i597at/is_there_a_bug_in_random/）

Answer 1

这个答案是关于Python 3.6的。

状态只会通过gen.randint(1, 1)调用而改变，所以让我们看看它在幕后调用了什么。

1. 这是以下的实现random.Random.randint：

   def randint(self, a, b):
       """Return random integer in range [a, b], including both end points.
       """
   
       return self.randrange(a, b+1)
   

2. random.Random.randrange就在上面，它使用random.Random._randbelow...生成随机数

3. ...它在下面randint实现，并检查该方法是否random已被覆盖！

看起来_randbelow是这个问题：

...
from types import MethodType as _MethodType, BuiltinMethodType as _BuiltinMethodType
...


def _randbelow(self, n, int=int, maxsize=1<<BPF, type=type,
               Method=_MethodType, BuiltinMethod=_BuiltinMethodType):
    "Return a random int in the range [0,n).  Raises ValueError if n==0."

    random = self.random
    getrandbits = self.getrandbits

    # CHECKS IF random HAS BEEN OVERRIDDEN!

    # If not, this is the default behaviour:

    # Only call self.getrandbits if the original random() builtin method
    # has not been overridden or if a new getrandbits() was supplied.
    if type(random) is BuiltinMethod or type(getrandbits) is Method:
        k = n.bit_length()  # don't use (n-1) here because n can be 1
        r = getrandbits(k)          # 0 <= r < 2**k
        while r >= n:
            r = getrandbits(k)
        return r

    # OTHERWISE, it does something different!

    # There's an overridden random() method but no new getrandbits() method,
    # so we can only use random() from here.

    # And then it goes on to use `random` only, no `getrandbits`!

（供参考，这里getrandbits是用C实现的，这里也是用C实现的。）random

所以存在差异：该randint方法最终的行为会有所不同，具体取决于random是否已被重写。