pytorch 学习笔记之编写 C 扩展,又涨姿势了
来源:互联网 发布:linux 百度云盘同步 编辑:程序博客网 时间:2024/05/20 20:19
原文:https://www.qcloud.com/community/article/314920
pytorch利用 CFFI 进行 C 语言扩展。包括两个基本的步骤(docs):
编写 C 代码;
python 调用 C 代码,实现相应的 Function 或 Module。
在之前的文章中,我们已经了解了如何自定义 Module。至于 [py]torch 的 C 代码库的结构,我们留待之后讨论; 这里,重点关注,如何在 pytorch C 代码库高层接口的基础上,编写 C 代码,以及如何调用自己编写的 C 代码。
官方示例了如何定义一个加法运算(见 repo)。这里我们定义ReLU函数(见 repo)。
1. C 代码
pytorch C 的基本数据结构是 THTensor(THFloatTensor、THByteTensor等)。我们以简单的 ReLU 函数为例,示例编写 C 。
y=ReLU(x)=max(x,0)
Function 需要定义前向和后向两个方向的操作,因此,C 代码要实现相应的功能。
1.1 头文件声明
/* ext_lib.h */int relu_forward(THFloatTensor *input, THFloatTensor *output);int relu_backward(THFloatTensor *grad_output, THFloatTensor *input, THFloatTensor *grad_input);
1.2 函数实现
TH/TH.h 包括了 pytorch C 代码数据结构和函数的声明,这是唯一需要添加的 include 依赖。
/* ext_lib.c */#include <TH/TH.h>int relu_forward(THFloatTensor *input, THFloatTensor *output){ THFloatTensor_resizeAs(output, input); THFloatTensor_clamp(output, input, 0, INFINITY); return 1;}int relu_backward(THFloatTensor *grad_output, THFloatTensor *input, THFloatTensor *grad_input){ THFloatTensor_resizeAs(grad_input, grad_output); THFloatTensor_zero(grad_input); THLongStorage* size = THFloatTensor_newSizeOf(grad_output); THLongStorage *stride = THFloatTensor_newStrideOf(grad_output); THByteTensor *mask = THByteTensor_newWithSize(size, stride); THFloatTensor_geValue(mask, input, 0); THFloatTensor_maskedCopy(grad_input, mask, grad_output); return 1;}
2. 编译代码
2.1 依赖
由于 pytorch 的代码是纯 C 的,因此没有过多的依赖,只需要安装:
pytorch - 安装方法见官网
cffi - pip install cffi
编译文件非常简单,主要是添加头文件和实现文件,以及相关的宏定义; 同时文件还指定了编译后的调用位置(此外为_ext.ext_lib
):
# build.pyimport osimport torchfrom torch.utils.ffi import create_extensionsources = ['src/ext_lib.c']headers = ['src/ext_lib.h']defines = []with_cuda = Falseif torch.cuda.is_available(): print('Including CUDA code.') sources += ['src/ext_lib_cuda.c'] headers += ['src/ext_lib_cuda.h'] defines += [('WITH_CUDA', None)] with_cuda = Trueffi = create_extension( '_ext.ext_lib', headers=headers, sources=sources, define_macros=defines, relative_to=__file__, with_cuda=with_cuda)if __name__ == '__main__': ffi.build()python build.py
3. python 调用
3.1 编写配置文件
python 的调用非常简单——pytorch 的 tensor 对象,对应 C 代码的 THTensor 对象,以此作参数进行调用即可。配置文件如下:
import torchfrom torch.autograd import Functionfrom _ext import ext_libclass ReLUF(Function): def forward(self, input): self.save_for_backward(input) output = input.new() if not input.is_cuda: ext_lib.relu_forward(input, output) else: raise Exception, "No CUDA Implementation" return output def backward(self, grad_output): input, = self.saved_tensors grad_input = grad_output.new() if not grad_output.is_cuda: ext_lib.relu_backward(grad_output, input, grad_input) else: raise Exception, "No CUDA Implementation" return grad_input
3.2 测试
此处省略 Module 的定义。下面测试下新定义的基于 C 的 ReLU 函数。
import torchimport torch.nn as nnfrom torch.autograd import Variablefrom modules.relu import ReLUMtorch.manual_seed(1111)class MyNetwork(nn.Module): def __init__(self): super(MyNetwork, self).__init__() self.relu = ReLUM() def forward(self, input): return self.relu(input)model = MyNetwork()x = torch.randn(1, 25).view(5, 5)input = Variable(x, requires_grad=True)output = model(input)print(output)print(input.clamp(min=0))output.backward(torch.ones(input.size()))print(input.grad.data)
输出结果如下:
Variable containing: 0.8749 0.5990 0.6844 0.0000 0.0000 0.6516 0.0000 1.5117 0.5734 0.0072 0.1286 1.4171 0.0796 1.0355 0.0000 0.0000 0.0000 0.0312 0.0999 0.0000 1.0401 1.0599 0.0000 0.0000 0.0000[torch.FloatTensor of size 5x5]Variable containing: 0.8749 0.5990 0.6844 0.0000 0.0000 0.6516 0.0000 1.5117 0.5734 0.0072 0.1286 1.4171 0.0796 1.0355 0.0000 0.0000 0.0000 0.0312 0.0999 0.0000 1.0401 1.0599 0.0000 0.0000 0.0000[torch.FloatTensor of size 5x5] 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 1 1 0 0 0
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