mixed_vector.h 9.5 KB
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/* Copyright (c) 2016 PaddlePaddle Authors. All Rights Reserve.

   Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
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   limitations under the License. */

#pragma once

#include <initializer_list>
#include <vector>

Y
Yi Wang 已提交
20 21
#include "paddle/fluid/framework/tensor.h"
#include "paddle/fluid/framework/tensor_util.h"
Y
Yu Yang 已提交
22 23

#include "glog/logging.h"
D
dzhwinter 已提交
24 25 26 27

namespace paddle {
namespace framework {

Y
Yu Yang 已提交
28 29
// Vector<T> implements the std::vector interface, and can get Data or
// MutableData from any place. The data will be synced implicitly inside.
D
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30
template <typename T>
Y
Yu Yang 已提交
31
class Vector {
D
dzhwinter 已提交
32
 public:
Y
Yu Yang 已提交
33 34
  using value_type = T;

Y
Yu Yang 已提交
35
  // Default ctor. Create empty Vector
Y
Fix CI  
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36
  Vector() { InitEmpty(); }
Y
Yu Yang 已提交
37

Y
Yu Yang 已提交
38
  // Fill vector with value. The vector size is `count`.
Y
Yu Yang 已提交
39
  explicit Vector(size_t count, const T& value = T()) {
40 41
    InitEmpty();
    if (count != 0) {
Y
Fix CI  
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42 43 44 45 46
      resize(count);
      T* ptr = begin();
      for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        ptr[i] = value;
      }
Y
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47 48 49
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
50
  // Ctor with init_list
Y
Yu Yang 已提交
51
  Vector(std::initializer_list<T> init) {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
52 53 54 55 56
    if (init.size() == 0) {
      InitEmpty();
    } else {
      InitByIter(init.size(), init.begin(), init.end());
    }
Y
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57 58
  }

Y
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59
  // implicit cast from std::vector.
Y
Yu Yang 已提交
60 61
  template <typename U>
  Vector(const std::vector<U>& dat) {  // NOLINT
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
62 63 64 65 66
    if (dat.size() == 0) {
      InitEmpty();
    } else {
      InitByIter(dat.size(), dat.begin(), dat.end());
    }
Y
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67 68
  }

Y
Yu Yang 已提交
69
  // Copy ctor
Y
Yu Yang 已提交
70 71
  Vector(const Vector<T>& other) { this->operator=(other); }

Y
Yu Yang 已提交
72
  // Copy operator
Y
Yu Yang 已提交
73 74 75 76
  Vector<T>& operator=(const Vector<T>& other) {
    if (other.size() != 0) {
      this->InitByIter(other.size(), other.begin(), other.end());
    } else {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
77
      InitEmpty();
Y
Yu Yang 已提交
78 79 80 81
    }
    return *this;
  }

Y
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82
  // Move ctor
Y
Yu Yang 已提交
83 84 85
  Vector(Vector<T>&& other) {
    this->size_ = other.size_;
    this->flag_ = other.flag_;
Y
Yu Yang 已提交
86
    if (other.cuda_vec_.memory_size()) {
Y
Yu Yang 已提交
87 88
      this->cuda_vec_.ShareDataWith(other.cuda_vec_);
    }
Y
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89
    if (other.cpu_vec_.memory_size()) {
Y
Yu Yang 已提交
90 91 92
      this->cpu_vec_.ShareDataWith(other.cpu_vec_);
    }
  }
D
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93

Y
Yu Yang 已提交
94
  // CPU data access method. Mutable.
Y
Yu Yang 已提交
95 96 97 98 99
  T& operator[](size_t i) {
    MutableCPU();
    return const_cast<T*>(cpu_vec_.data<T>())[i];
  }

Y
Yu Yang 已提交
100
  // CPU data access method. Immutable.
Y
Yu Yang 已提交
101 102 103 104 105
  const T& operator[](size_t i) const {
    ImmutableCPU();
    return cpu_vec_.data<T>()[i];
  }

Y
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106
  // std::vector iterator methods. Based on CPU data access method
Y
Yu Yang 已提交
107 108
  size_t size() const { return size_; }

Y
Yu Yang 已提交
109
  T* begin() { return size() == 0 ? &EmptyDummy() : &this->operator[](0); }
Y
Yu Yang 已提交
110

Y
Yu Yang 已提交
111
  T* end() { return size() == 0 ? &EmptyDummy() : &this->operator[](size()); }
Y
Yu Yang 已提交
112

113 114 115
  const T* cbegin() const { return begin(); }

  const T* cend() const { return end(); }
Y
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116 117 118 119 120 121 122 123 124

  T& front() { return *begin(); }

  T& back() {
    auto it = end();
    --it;
    return *it;
  }

Y
Yu Yang 已提交
125 126 127 128 129 130
  const T* begin() const {
    return size() == 0 ? &EmptyDummy() : &this->operator[](0);
  }
  const T* end() const {
    return size() == 0 ? &EmptyDummy() : &this->operator[](size());
  }
131

Y
Yu Yang 已提交
132 133 134 135 136 137
  const T& back() const {
    auto it = end();
    --it;
    return *it;
  }

Y
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138 139 140 141
  T* data() { return begin(); }

  const T* data() const { return begin(); }

Y
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142
  const T& front() const { return *begin(); }
Y
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143
  // end of std::vector iterator methods
Y
Yu Yang 已提交
144

Y
Yu Yang 已提交
145 146
  // assign this from iterator.
  // NOTE: the iterator must support `end-begin`
Y
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147 148 149 150 151
  template <typename Iter>
  void assign(Iter begin, Iter end) {
    InitByIter(end - begin, begin, end);
  }

Y
Yu Yang 已提交
152 153
  // push_back. If the previous capacity is not enough, the memory will
  // double.
Y
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154 155 156 157 158 159 160
  void push_back(T elem) {
    if (size_ + 1 > capacity()) {
      reserve((size_ + 1) << 1);
    }
    *end() = elem;
    ++size_;
  }
D
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161

Y
Yu Yang 已提交
162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174
  // extend a vector by iterator.
  // NOTE: the iterator must support end-begin
  template <typename It>
  void Extend(It begin, It end) {
    size_t pre_size = size_;
    resize(pre_size + (end - begin));
    T* ptr = this->begin() + pre_size;
    for (; begin < end; ++begin, ++ptr) {
      *ptr = *begin;
    }
  }

  // resize the vector
Y
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175 176 177 178 179 180 181 182 183 184
  void resize(size_t size) {
    if (size + 1 < capacity()) {
      size_ = size;
    } else {
      MutableCPU();
      Tensor cpu_tensor;
      platform::Place cpu = platform::CPUPlace();
      T* ptr = cpu_tensor.mutable_data<T>(
          framework::make_ddim({static_cast<int64_t>(size)}), cpu);
      const T* old_ptr =
Y
Yu Yang 已提交
185
          cpu_vec_.memory_size() == 0 ? nullptr : cpu_vec_.data<T>();
Y
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186 187 188 189 190 191
      if (old_ptr != nullptr) {
        std::copy(old_ptr, old_ptr + size_, ptr);
      }
      size_ = size;
      cpu_vec_.ShareDataWith(cpu_tensor);
    }
D
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192 193
  }

Y
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194
  // get cuda ptr. immutable
Y
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195 196 197 198 199 200
  const T* CUDAData(platform::Place place) const {
    PADDLE_ENFORCE(platform::is_gpu_place(place),
                   "CUDA Data must on CUDA place");
    ImmutableCUDA(place);
    return cuda_vec_.data<T>();
  }
D
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201

Y
Yu Yang 已提交
202
  // get cuda ptr. mutable
Y
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203 204 205 206 207 208
  T* CUDAMutableData(platform::Place place) {
    const T* ptr = CUDAData(place);
    flag_ = kDirty | kDataInCUDA;
    return const_cast<T*>(ptr);
  }

Y
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209
  // clear
Y
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210 211 212 213 214 215
  void clear() {
    size_ = 0;
    flag_ = kDirty | kDataInCPU;
  }

  size_t capacity() const {
Y
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216
    return cpu_vec_.memory_size() / SizeOfType(typeid(T));
Y
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217 218
  }

Y
Yu Yang 已提交
219
  // reserve data
Y
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220 221 222 223 224 225
  void reserve(size_t size) {
    size_t pre_size = size_;
    resize(size);
    resize(pre_size);
  }

Y
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226
  // the unify method to access CPU or CUDA data. immutable.
Y
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227 228 229 230
  const T* Data(platform::Place place) const {
    if (platform::is_gpu_place(place)) {
      return CUDAData(place);
    } else {
231
      return data();
Y
Yu Yang 已提交
232 233 234
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
235
  // the unify method to access CPU or CUDA data. mutable.
Y
Yu Yang 已提交
236 237 238
  T* MutableData(platform::Place place) {
    if (platform::is_gpu_place(place)) {
      return CUDAMutableData(place);
239
    } else {
Y
Yu Yang 已提交
240
      return data();
241 242 243
    }
  }

Y
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244
  // implicit cast operator. Vector can be cast to std::vector implicitly.
Y
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245 246
  operator std::vector<T>() const {
    std::vector<T> result;
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
247
    if (size() != 0) {
Y
Yu Yang 已提交
248 249 250
      result.resize(size());
      std::copy(begin(), end(), result.begin());
    }
Y
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251 252 253 254 255
    return result;
  }

  bool operator==(const Vector<T>& other) const {
    if (size() != other.size()) return false;
256 257 258
    auto it1 = cbegin();
    auto it2 = other.cbegin();
    for (; it1 < cend(); ++it1, ++it2) {
Y
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259 260 261 262 263 264
      if (*it1 != *it2) {
        return false;
      }
    }
    return true;
  }
D
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265 266

 private:
Y
Fix CI  
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267 268 269 270 271
  void InitEmpty() {
    size_ = 0;
    flag_ = kDataInCPU;
  }

Y
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272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282
  template <typename Iter>
  void InitByIter(size_t size, Iter begin, Iter end) {
    platform::Place cpu = platform::CPUPlace();
    T* ptr = this->cpu_vec_.template mutable_data<T>(
        framework::make_ddim({static_cast<int64_t>(size)}), cpu);
    for (size_t i = 0; i < size; ++i) {
      *ptr++ = *begin++;
    }
    flag_ = kDataInCPU | kDirty;
    size_ = size;
  }
D
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283

Y
Yu Yang 已提交
284 285 286 287 288 289
  enum DataFlag {
    kDataInCPU = 0x01,
    kDataInCUDA = 0x02,
    // kDirty means the data has been changed in one device.
    kDirty = 0x10
  };
Y
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290

Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
291 292 293 294 295 296
  void CopyToCPU() const {
    // COPY GPU Data To CPU
    Copy(cuda_vec_, platform::CPUPlace(), &cpu_vec_);
    WaitPlace(cuda_vec_.place());
  }

Y
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297 298
  void MutableCPU() {
    if (IsInCUDA() && IsDirty()) {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
299
      CopyToCPU();
D
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300
    }
Y
Yu Yang 已提交
301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320
    flag_ = kDirty | kDataInCPU;
  }

  void ImmutableCUDA(platform::Place place) const {
    if (IsDirty()) {
      if (IsInCPU()) {
        Copy(cpu_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place), &cuda_vec_);
        WaitPlace(place);
        UnsetFlag(kDirty);
        SetFlag(kDataInCUDA);
      } else if (IsInCUDA() && !(place == cuda_vec_.place())) {
        framework::Tensor tmp;
        Copy(cuda_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place), &tmp);
        WaitPlace(cuda_vec_.place());
        cuda_vec_.ShareDataWith(tmp);
        // Still dirty
      } else {
        // Dirty && DataInCUDA && Device is same
        // Do nothing
      }
D
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321
    } else {
Y
Yu Yang 已提交
322 323 324 325 326 327 328
      if (!IsInCUDA()) {
        // Even data is not dirty. However, data is not in CUDA. Copy data.
        Copy(cpu_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place), &cuda_vec_);
        WaitPlace(place);
        SetFlag(kDataInCUDA);
      } else if (!(place == cuda_vec_.place())) {
        framework::Tensor tmp;
Y
Fix CI  
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329
        WaitPlace(cuda_vec_.place());
Y
Yu Yang 已提交
330 331
        Copy(cuda_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place), &tmp);
        WaitPlace(cuda_vec_.place());
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
332
        WaitPlace(place);
Y
Yu Yang 已提交
333 334 335 336 337
        cuda_vec_.ShareDataWith(tmp);
      } else {
        // Not Dirty && DataInCUDA && Device is same
        // Do nothing.
      }
D
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338 339 340
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
341 342 343
  void ImmutableCPU() const {
    if (IsDirty() &&
        !IsInCPU()) {  // If data has been changed in CUDA, or CPU has no data.
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
344
      CopyToCPU();
Y
Yu Yang 已提交
345
      UnsetFlag(kDirty);
D
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346
    }
Y
Yu Yang 已提交
347 348
    SetFlag(kDataInCPU);
  }
D
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349

Y
Yu Yang 已提交
350 351
  void UnsetFlag(int flag) const { flag_ &= ~flag; }
  void SetFlag(int flag) const { flag_ |= flag; }
D
dzhwinter 已提交
352

Y
Yu Yang 已提交
353
  bool IsDirty() const { return flag_ & kDirty; }
D
dzhwinter 已提交
354

Y
Yu Yang 已提交
355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366
  bool IsInCUDA() const { return flag_ & kDataInCUDA; }

  bool IsInCPU() const { return flag_ & kDataInCPU; }

  static void WaitPlace(const platform::Place place) {
    if (platform::is_gpu_place(place)) {
      platform::DeviceContextPool::Instance()
          .Get(boost::get<platform::CUDAPlace>(place))
          ->Wait();
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
367 368 369 370 371
  static T& EmptyDummy() {
    static T dummy = T();
    return dummy;
  }

Y
Yu Yang 已提交
372 373 374 375 376
  mutable int flag_;
  mutable Tensor cpu_vec_;
  mutable Tensor cuda_vec_;
  size_t size_;
};
D
dzhwinter 已提交
377 378 379

}  // namespace framework
}  // namespace paddle