mixed_vector.h 9.1 KB
Newer Older
D
dzhwinter 已提交
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
/* Copyright (c) 2016 PaddlePaddle Authors. All Rights Reserve.

   Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   you may not use this file except in compliance with the License.
   You may obtain a copy of the License at

   http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0

   Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
   distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
   WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
   See the License for the specific language governing permissions and
   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
dzhwinter 已提交
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  
Yu Yang 已提交
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()) {
Y
Yu Yang 已提交
40 41
    InitEmpty();
    if (count != 0) {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
42 43 44 45 46
      resize(count);
      T* ptr = begin();
      for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        ptr[i] = value;
      }
Y
Yu Yang 已提交
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
Yu Yang 已提交
57 58
  }

Y
Yu Yang 已提交
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
Yu Yang 已提交
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
Yu Yang 已提交
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
Yu Yang 已提交
89
    if (other.cpu_vec_.memory_size()) {
Y
Yu Yang 已提交
90 91 92
      this->cpu_vec_.ShareDataWith(other.cpu_vec_);
    }
  }
D
dzhwinter 已提交
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
Yu Yang 已提交
106
  // std::vector iterator methods. Based on CPU data access method
Y
Yu Yang 已提交
107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122
  size_t size() const { return size_; }

  T* begin() { return &this->operator[](0); }

  T* end() { return &this->operator[](size()); }

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

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

  const T* begin() const { return &this->operator[](0); }
  const T* end() const { return &this->operator[](size()); }
D
dzhwinter 已提交
123

Y
Yu Yang 已提交
124 125 126 127 128 129
  const T& back() const {
    auto it = end();
    --it;
    return *it;
  }

Y
Yu Yang 已提交
130 131 132 133
  T* data() { return begin(); }

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

Y
Yu Yang 已提交
134
  const T& front() const { return *begin(); }
Y
Yu Yang 已提交
135
  // end of std::vector iterator methods
Y
Yu Yang 已提交
136

Y
Yu Yang 已提交
137 138
  // assign this from iterator.
  // NOTE: the iterator must support `end-begin`
Y
Yu Yang 已提交
139 140 141 142 143
  template <typename Iter>
  void assign(Iter begin, Iter end) {
    InitByIter(end - begin, begin, end);
  }

Y
Yu Yang 已提交
144 145
  // push_back. If the previous capacity is not enough, the memory will
  // double.
Y
Yu Yang 已提交
146 147 148 149 150 151 152
  void push_back(T elem) {
    if (size_ + 1 > capacity()) {
      reserve((size_ + 1) << 1);
    }
    *end() = elem;
    ++size_;
  }
D
dzhwinter 已提交
153

Y
Yu Yang 已提交
154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166
  // 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
Yu Yang 已提交
167 168 169 170 171 172 173 174 175 176
  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
177
          cpu_vec_.memory_size() == 0 ? nullptr : cpu_vec_.data<T>();
Y
Yu Yang 已提交
178 179 180 181 182 183
      if (old_ptr != nullptr) {
        std::copy(old_ptr, old_ptr + size_, ptr);
      }
      size_ = size;
      cpu_vec_.ShareDataWith(cpu_tensor);
    }
D
dzhwinter 已提交
184 185
  }

Y
Yu Yang 已提交
186
  // get cuda ptr. immutable
Y
Yu Yang 已提交
187 188 189 190 191 192
  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
dzhwinter 已提交
193

Y
Yu Yang 已提交
194
  // get cuda ptr. mutable
Y
Yu Yang 已提交
195 196 197 198 199 200
  T* CUDAMutableData(platform::Place place) {
    const T* ptr = CUDAData(place);
    flag_ = kDirty | kDataInCUDA;
    return const_cast<T*>(ptr);
  }

Y
Yu Yang 已提交
201
  // clear
Y
Yu Yang 已提交
202 203 204 205 206 207
  void clear() {
    size_ = 0;
    flag_ = kDirty | kDataInCPU;
  }

  size_t capacity() const {
Y
Yu Yang 已提交
208
    return cpu_vec_.memory_size() / SizeOfType(typeid(T));
Y
Yu Yang 已提交
209 210
  }

Y
Yu Yang 已提交
211
  // reserve data
Y
Yu Yang 已提交
212 213 214 215 216 217
  void reserve(size_t size) {
    size_t pre_size = size_;
    resize(size);
    resize(pre_size);
  }

Y
Yu Yang 已提交
218
  // the unify method to access CPU or CUDA data. immutable.
Y
Yu Yang 已提交
219 220 221 222
  const T* Data(platform::Place place) const {
    if (platform::is_gpu_place(place)) {
      return CUDAData(place);
    } else {
223
      return data();
Y
Yu Yang 已提交
224 225 226
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
227
  // the unify method to access CPU or CUDA data. mutable.
Y
Yu Yang 已提交
228 229 230
  T* MutableData(platform::Place place) {
    if (platform::is_gpu_place(place)) {
      return CUDAMutableData(place);
231
    } else {
Y
Yu Yang 已提交
232
      return data();
233 234 235
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
236
  // implicit cast operator. Vector can be cast to std::vector implicitly.
Y
Yu Yang 已提交
237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252
  operator std::vector<T>() const {
    std::vector<T> result;
    result.resize(size());
    std::copy(begin(), end(), result.begin());
    return result;
  }

  bool operator==(const Vector<T>& other) const {
    if (size() != other.size()) return false;
    for (auto it1 = begin(), it2 = other.begin(); it1 < end(); ++it1, ++it2) {
      if (*it1 != *it2) {
        return false;
      }
    }
    return true;
  }
D
dzhwinter 已提交
253 254

 private:
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
255 256 257 258 259
  void InitEmpty() {
    size_ = 0;
    flag_ = kDataInCPU;
  }

Y
Yu Yang 已提交
260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270
  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
dzhwinter 已提交
271

Y
Yu Yang 已提交
272 273 274 275 276 277
  enum DataFlag {
    kDataInCPU = 0x01,
    kDataInCUDA = 0x02,
    // kDirty means the data has been changed in one device.
    kDirty = 0x10
  };
Y
Yu Yang 已提交
278

Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
279 280 281 282 283 284
  void CopyToCPU() const {
    // COPY GPU Data To CPU
    Copy(cuda_vec_, platform::CPUPlace(), &cpu_vec_);
    WaitPlace(cuda_vec_.place());
  }

Y
Yu Yang 已提交
285 286
  void MutableCPU() {
    if (IsInCUDA() && IsDirty()) {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
287
      CopyToCPU();
D
dzhwinter 已提交
288
    }
Y
Yu Yang 已提交
289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308
    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
dzhwinter 已提交
309
    } else {
Y
Yu Yang 已提交
310 311 312 313 314 315 316
      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  
Yu Yang 已提交
317
        WaitPlace(cuda_vec_.place());
Y
Yu Yang 已提交
318 319
        Copy(cuda_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place), &tmp);
        WaitPlace(cuda_vec_.place());
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
320
        WaitPlace(place);
Y
Yu Yang 已提交
321 322 323 324 325
        cuda_vec_.ShareDataWith(tmp);
      } else {
        // Not Dirty && DataInCUDA && Device is same
        // Do nothing.
      }
D
dzhwinter 已提交
326 327 328
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
329 330 331
  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
332
      CopyToCPU();
Y
Yu Yang 已提交
333
      UnsetFlag(kDirty);
D
dzhwinter 已提交
334
    }
Y
Yu Yang 已提交
335 336
    SetFlag(kDataInCPU);
  }
D
dzhwinter 已提交
337

Y
Yu Yang 已提交
338 339
  void UnsetFlag(int flag) const { flag_ &= ~flag; }
  void SetFlag(int flag) const { flag_ |= flag; }
D
dzhwinter 已提交
340

Y
Yu Yang 已提交
341
  bool IsDirty() const { return flag_ & kDirty; }
D
dzhwinter 已提交
342

Y
Yu Yang 已提交
343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359
  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();
    }
  }

  mutable int flag_;
  mutable Tensor cpu_vec_;
  mutable Tensor cuda_vec_;
  size_t size_;
};
D
dzhwinter 已提交
360 361 362

}  // namespace framework
}  // namespace paddle