Effective TensorFlow Chapter 7: TensorFlow中的执行顺序和控制依赖

本文翻译自： 《Understanding order of execution and control dependencies》， 如有侵权请联系删除，仅限于学术交流，请勿商用。如有谬误，请联系指出。

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我们知道，TensorFlow是属于符号式编程的，它不会直接运行定义了的操作，而是在计算图中创造一个相关的节点，这个节点可以用Session.run()进行执行。这个使得TF可以在优化过程中(do optimization)决定优化的顺序(the optimal order)，并且在运算中剔除一些不需要使用的节点，而这一切都发生在运行中(run time)。如果你只是在计算图中使用tf.Tensors，你就不需要担心依赖问题（dependencies），但是你更可能会使用tf.Variable()，这个操作使得问题变得更加困难。笔者的建议是如果张量不能满足这个工作需求，那么仅仅使用Variables就足够了。这个可能不够直观，我们不妨先观察一个例子：

import tensorflow as tfa = tf.constant(1)b = tf.constant(2)a = a + btf.Session().run(a)

计算a将会返回3，就像期望中的一样。注意到我们现在有3个张量，两个常数张量和一个储存加法结果的张量。注意到我们不能重写一个张量的值（译者：这个很重要，张量在TF中表示操作单元，是一个操作而不是一个值，不能进行赋值操作等。），如果我们想要改变张量的值，我们就必须要创建一个新的张量，就像我们刚才做的那样。

小提示：如果你没有显式地定义一个新的计算图，TF将会自动地为你构建一个默认的计算图。你可以使用tf.get_default_graph()去获得一个计算图的句柄（handle），然后，你就可以查看这个计算图了。比如，可以打印属于这个计算图的所有张量之类的的操作都是可以的。如：

print(tf.contrib.graph_editor.get_tensors(tf.get_default_graph()))

不像张量，变量Variables可以更新，所以让我们用变量去实现我们刚才的需求：

a = tf.Variable(1)b = tf.constant(2)assign = tf.assign(a, a + b)sess = tf.Session()sess.run(tf.global_variables_initializer())print(sess.run(assign))

同样，我们得到了3，正如预期一样。注意到tf.assign()返回的代表这个赋值操作的张量。目前为止，所有事情都显得很棒，但是让我们观察一个稍微有点复杂的例子吧：

a = tf.Variable(1)b = tf.constant(2)c = a + bassign = tf.assign(a, 5)sess = tf.Session()for i in range(10):    sess.run(tf.global_variables_initializer())    print(sess.run([assign, c]))

（译者：这个会输出[7, 5]）

注意到，张量c并没有一个确定性的值。这个值可能是3或者7，取决于加法和赋值操作谁先运行。
你应该也注意到了，你在代码中定义操作(ops)的顺序是不会影响到在TF运行时的执行顺序的，唯一会影响到执行顺序的是控制依赖。控制依赖对于张量来说是直接的。每一次你在操作中使用一个张量时，操作将会定义一个对于这个张量来说的隐式的依赖。但是如果你同时也使用了变量，事情就变得更糟糕了，因为变量可以取很多值。
当处理这些变量时，你可能需要显式地去通过使用tf.control_dependencies()去控制依赖，如：

a = tf.Variable(1)b = tf.constant(2)c = a + bwith tf.control_dependencies([c]):    assign = tf.assign(a, 5)sess = tf.Session()for i in range(10):    sess.run(tf.global_variables_initializer())    print(sess.run([assign, c]))

（译者：这个会输出[5, 3]）

这会确保赋值操作在加法操作之后被调用。

译者：
这里贴出tf.control_dependencies()的API文档，希望有所帮助：

tf.control_dependencies(control_inputs)

control_inputs：一个操作或者张量的列表，这个列表里面的东西必须在运行定义在下文中的操作执行之前执行。当然也可以为None，这样会消除控制依赖的作用。