Caffe中的Layer是如何工作的？

关于Layers的一些概述

• Layers是Caffe中最复杂、承担的工作量最大的一类组件。从数据的载入(Input layer), 卷积的计算(Conv layer)，对feature map的下采样(pooling layer)，网络非线性的引入（ReLU layer，Sigmoid layer）还是概率(softmax layer)与损失的计算(softmax loss layer)，上述种种复杂的工作都由Layers来完成。
• Layers是Caffe中基本的计算单元，除了输入层，其余的层可以看作接受一个输入，经过计算后给出输出的函数。
  
  如上图所示，conv layer接受bottom blob作为输入，经过卷积运算后给出输出top blob。
• 每个层定义三个重要的函数——setup(), forward()和backward()。
  setup()负责按照网络定义对layer进行初始化，forward()负责进行前向传播，backward负责进行后向传播，所谓后向传播就是将在layer top的梯度传播到layer的bottom，如果layer本身有可学习的参数(例如卷积层、全连接层)，那么还要计算并保存相对于参数的梯度以进行后续的梯度下降。
• 所有的layers都有派生自一个共同的基类——layer
  layer作为基类，定义了所有类共有的接口——setup, forward和backward。派生类通过重载基类中的若干虚函数来实现specific的功能。

如何添加自己的layer？

关于如何添加自己的layer，这边博文叙述十分详细，我不再赘述。
Making a Caffe Layer

一个layer是如何被创建的？

Caffe中使用简单工厂模式来创建不同的layer。

• 具体负责这个任务的是类LayerRegistry，这个类使用static变量g_registry_来记录layer的名称与其对应的创建layer的函数。
• 创建layer的函数既可以是layer本身的构造函数，也可以是另外指定的函数，只要这个函数返回的是指向类实例的指针就可以，可以参见layer_factory.cpp中创建conv layer实例的函数代码
• g_registry_的类型是std::map<string, Creator>，Creator是指向函数的指针，具体为typedef shared_ptr<Layer<Dtype> > (*Creator)(const LayerParameter&)
• 使用宏REGISTER_LAYER_CLASS(LayerName)直接使用layer的构造函数作为创建layer的函数，使用宏REGISTER_LAYER_CREATOR(LayerName, LayerCreator)
*可以指定用来创建layer的函数。

Net类通过调用静态函数LayerRegistry<Dtype>::CreateLayer(layer_param)实例化layer

CreateLayer的代码非常容易理解

static shared_ptr<Layer<Dtype> > CreateLayer(const LayerParameter& param) {    if (Caffe::root_solver()) {      LOG(INFO) << "Creating layer " << param.name();    }    const string& type = param.type();    CreatorRegistry& registry = Registry();//registry是std::map<string, Creator>类型    CHECK_EQ(registry.count(type), 1) << "Unknown layer type: " << type        << " (known types: " << LayerTypeListString() << ")";    return registry[type](param);  }