mixed_vector.h 11.0 KB
Newer Older
1
/* Copyright (c) 2016 PaddlePaddle Authors. All Rights Reserved.
D
dzhwinter 已提交
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

   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

17
#include <algorithm>
D
dzhwinter 已提交
18 19 20
#include <initializer_list>
#include <vector>

Y
Yi Wang 已提交
21 22
#include "paddle/fluid/framework/tensor.h"
#include "paddle/fluid/framework/tensor_util.h"
Y
Yu Yang 已提交
23 24

#include "glog/logging.h"
D
dzhwinter 已提交
25 26 27 28

namespace paddle {
namespace framework {

29
#if defined(PADDLE_WITH_CUDA)
Y
Yu Yang 已提交
30 31
// 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
32
template <typename T>
Y
Yu Yang 已提交
33
class Vector {
D
dzhwinter 已提交
34
 public:
Y
Yu Yang 已提交
35 36
  using value_type = T;

Y
Yu Yang 已提交
37
  // Default ctor. Create empty Vector
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
38
  Vector() { InitEmpty(); }
Y
Yu Yang 已提交
39

Y
Yu Yang 已提交
40
  // Fill vector with value. The vector size is `count`.
41
  explicit Vector(size_t count, const T &value = T()) {
42 43
    InitEmpty();
    if (count != 0) {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
44
      resize(count);
45
      T *ptr = begin();
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
46 47 48
      for (size_t i = 0; i < count; ++i) {
        ptr[i] = value;
      }
Y
Yu Yang 已提交
49 50 51
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
52
  // Ctor with init_list
Y
Yu Yang 已提交
53
  Vector(std::initializer_list<T> init) {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
54 55 56 57 58
    if (init.size() == 0) {
      InitEmpty();
    } else {
      InitByIter(init.size(), init.begin(), init.end());
    }
Y
Yu Yang 已提交
59 60
  }

Y
Yu Yang 已提交
61
  // implicit cast from std::vector.
Y
Yu Yang 已提交
62
  template <typename U>
63
  Vector(const std::vector<U> &dat) {  // NOLINT
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
64 65 66 67 68
    if (dat.size() == 0) {
      InitEmpty();
    } else {
      InitByIter(dat.size(), dat.begin(), dat.end());
    }
Y
Yu Yang 已提交
69 70
  }

Y
Yu Yang 已提交
71
  // Copy ctor
72
  Vector(const Vector<T> &other) { this->operator=(other); }
Y
Yu Yang 已提交
73

Y
Yu Yang 已提交
74
  // Copy operator
75
  Vector<T> &operator=(const Vector<T> &other) {
Y
Yu Yang 已提交
76 77 78
    if (other.size() != 0) {
      this->InitByIter(other.size(), other.begin(), other.end());
    } else {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
79
      InitEmpty();
Y
Yu Yang 已提交
80 81 82 83
    }
    return *this;
  }

Y
Yu Yang 已提交
84
  // Move ctor
85
  Vector(Vector<T> &&other) {
Y
Yu Yang 已提交
86 87
    this->size_ = other.size_;
    this->flag_ = other.flag_;
Y
Yu Yang 已提交
88
    if (other.cuda_vec_.memory_size()) {
Y
Yu Yang 已提交
89 90
      this->cuda_vec_.ShareDataWith(other.cuda_vec_);
    }
Y
Yu Yang 已提交
91
    if (other.cpu_vec_.memory_size()) {
Y
Yu Yang 已提交
92 93 94
      this->cpu_vec_.ShareDataWith(other.cpu_vec_);
    }
  }
D
dzhwinter 已提交
95

Y
Yu Yang 已提交
96
  // CPU data access method. Mutable.
97
  T &operator[](size_t i) {
Y
Yu Yang 已提交
98
    MutableCPU();
99
    return const_cast<T *>(cpu_vec_.data<T>())[i];
Y
Yu Yang 已提交
100 101
  }

Y
Yu Yang 已提交
102
  // CPU data access method. Immutable.
103
  const T &operator[](size_t i) const {
Y
Yu Yang 已提交
104 105 106 107
    ImmutableCPU();
    return cpu_vec_.data<T>()[i];
  }

Y
Yu Yang 已提交
108
  // std::vector iterator methods. Based on CPU data access method
Y
Yu Yang 已提交
109 110
  size_t size() const { return size_; }

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

113
  T *end() {
Y
Fix bug  
Yu Yang 已提交
114 115
    return capacity() == 0 ? &EmptyDummy() : &this->operator[](size());
  }
Y
Yu Yang 已提交
116

117
  T &front() { return *begin(); }
Y
Yu Yang 已提交
118

119
  T &back() {
Y
Yu Yang 已提交
120 121 122 123 124
    auto it = end();
    --it;
    return *it;
  }

125
  const T *begin() const {
Y
Fix bug  
Yu Yang 已提交
126
    return capacity() == 0 ? &EmptyDummy() : &this->operator[](0);
Y
Yu Yang 已提交
127
  }
Y
Yu Yang 已提交
128

129
  const T *end() const {
Y
Fix bug  
Yu Yang 已提交
130
    return capacity() == 0 ? &EmptyDummy() : &this->operator[](size());
Y
Yu Yang 已提交
131
  }
132

133
  const T *cbegin() const { return begin(); }
Y
Yu Yang 已提交
134

135
  const T *cend() const { return end(); }
Y
Yu Yang 已提交
136

137
  const T &back() const {
Y
Yu Yang 已提交
138 139 140 141 142
    auto it = end();
    --it;
    return *it;
  }

143
  T *data() { return begin(); }
Y
Yu Yang 已提交
144

145
  const T *data() const { return begin(); }
Y
Yu Yang 已提交
146

147
  const T &front() const { return *begin(); }
Y
Yu Yang 已提交
148
  // end of std::vector iterator methods
Y
Yu Yang 已提交
149

Y
Yu Yang 已提交
150 151
  // assign this from iterator.
  // NOTE: the iterator must support `end-begin`
Y
Yu Yang 已提交
152 153 154 155 156
  template <typename Iter>
  void assign(Iter begin, Iter end) {
    InitByIter(end - begin, begin, end);
  }

Y
Yu Yang 已提交
157 158
  // push_back. If the previous capacity is not enough, the memory will
  // double.
Y
Yu Yang 已提交
159 160 161 162 163 164 165
  void push_back(T elem) {
    if (size_ + 1 > capacity()) {
      reserve((size_ + 1) << 1);
    }
    *end() = elem;
    ++size_;
  }
D
dzhwinter 已提交
166

Y
Yu Yang 已提交
167 168 169 170 171 172
  // 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));
173
    T *ptr = this->begin() + pre_size;
Y
Yu Yang 已提交
174 175 176 177 178 179
    for (; begin < end; ++begin, ++ptr) {
      *ptr = *begin;
    }
  }

  // resize the vector
Y
Yu Yang 已提交
180
  void resize(size_t size) {
D
dzhwinter 已提交
181
    if (size + 1 <= capacity()) {
Y
Yu Yang 已提交
182 183 184 185 186
      size_ = size;
    } else {
      MutableCPU();
      Tensor cpu_tensor;
      platform::Place cpu = platform::CPUPlace();
187
      T *ptr = cpu_tensor.mutable_data<T>(
Y
Yu Yang 已提交
188
          framework::make_ddim({static_cast<int64_t>(size)}), cpu);
189
      const T *old_ptr =
Y
Yu Yang 已提交
190
          cpu_vec_.memory_size() == 0 ? nullptr : cpu_vec_.data<T>();
Y
Yu Yang 已提交
191 192 193 194 195 196
      if (old_ptr != nullptr) {
        std::copy(old_ptr, old_ptr + size_, ptr);
      }
      size_ = size;
      cpu_vec_.ShareDataWith(cpu_tensor);
    }
D
dzhwinter 已提交
197 198
  }

Y
Yu Yang 已提交
199
  // get cuda ptr. immutable
200
  const T *CUDAData(platform::Place place) const {
Y
Yu Yang 已提交
201 202 203 204 205
    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
206

Y
Yu Yang 已提交
207
  // get cuda ptr. mutable
208 209
  T *CUDAMutableData(platform::Place place) {
    const T *ptr = CUDAData(place);
Y
Yu Yang 已提交
210
    flag_ = kDirty | kDataInCUDA;
211
    return const_cast<T *>(ptr);
Y
Yu Yang 已提交
212 213
  }

Y
Yu Yang 已提交
214
  // clear
Y
Yu Yang 已提交
215 216 217 218 219 220
  void clear() {
    size_ = 0;
    flag_ = kDirty | kDataInCPU;
  }

  size_t capacity() const {
Y
Yu Yang 已提交
221
    return cpu_vec_.memory_size() / SizeOfType(typeid(T));
Y
Yu Yang 已提交
222 223
  }

Y
Yu Yang 已提交
224
  // reserve data
Y
Yu Yang 已提交
225 226 227 228 229 230
  void reserve(size_t size) {
    size_t pre_size = size_;
    resize(size);
    resize(pre_size);
  }

Y
Yu Yang 已提交
231
  // the unify method to access CPU or CUDA data. immutable.
232
  const T *Data(platform::Place place) const {
Y
Yu Yang 已提交
233 234 235
    if (platform::is_gpu_place(place)) {
      return CUDAData(place);
    } else {
236
      return data();
Y
Yu Yang 已提交
237 238 239
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
240
  // the unify method to access CPU or CUDA data. mutable.
241
  T *MutableData(platform::Place place) {
Y
Yu Yang 已提交
242 243
    if (platform::is_gpu_place(place)) {
      return CUDAMutableData(place);
244
    } else {
Y
Yu Yang 已提交
245
      return data();
246 247 248
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
249
  // implicit cast operator. Vector can be cast to std::vector implicitly.
Y
Yu Yang 已提交
250 251
  operator std::vector<T>() const {
    std::vector<T> result;
Y
Yu Yang 已提交
252 253
    result.resize(size());
    std::copy(begin(), end(), result.begin());
Y
Yu Yang 已提交
254 255 256
    return result;
  }

257
  bool operator==(const Vector<T> &other) const {
Y
Yu Yang 已提交
258
    if (size() != other.size()) return false;
259 260 261
    auto it1 = cbegin();
    auto it2 = other.cbegin();
    for (; it1 < cend(); ++it1, ++it2) {
Y
Yu Yang 已提交
262 263 264 265 266 267
      if (*it1 != *it2) {
        return false;
      }
    }
    return true;
  }
D
dzhwinter 已提交
268 269

 private:
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
270 271 272 273 274
  void InitEmpty() {
    size_ = 0;
    flag_ = kDataInCPU;
  }

Y
Yu Yang 已提交
275 276 277
  template <typename Iter>
  void InitByIter(size_t size, Iter begin, Iter end) {
    platform::Place cpu = platform::CPUPlace();
278
    T *ptr = this->cpu_vec_.template mutable_data<T>(
Y
Yu Yang 已提交
279 280 281 282 283 284 285
        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
286

Y
Yu Yang 已提交
287 288 289 290 291 292
  enum DataFlag {
    kDataInCPU = 0x01,
    kDataInCUDA = 0x02,
    // kDirty means the data has been changed in one device.
    kDirty = 0x10
  };
Y
Yu Yang 已提交
293

Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
294 295
  void CopyToCPU() const {
    // COPY GPU Data To CPU
Y
Yi Wang 已提交
296
    TensorCopy(cuda_vec_, platform::CPUPlace(), &cpu_vec_);
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
297 298 299
    WaitPlace(cuda_vec_.place());
  }

Y
Yu Yang 已提交
300 301
  void MutableCPU() {
    if (IsInCUDA() && IsDirty()) {
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
302
      CopyToCPU();
D
dzhwinter 已提交
303
    }
Y
Yu Yang 已提交
304 305 306 307 308 309
    flag_ = kDirty | kDataInCPU;
  }

  void ImmutableCUDA(platform::Place place) const {
    if (IsDirty()) {
      if (IsInCPU()) {
Y
Yi Wang 已提交
310 311
        TensorCopy(cpu_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place),
                   &cuda_vec_);
Y
Yu Yang 已提交
312 313 314 315 316
        WaitPlace(place);
        UnsetFlag(kDirty);
        SetFlag(kDataInCUDA);
      } else if (IsInCUDA() && !(place == cuda_vec_.place())) {
        framework::Tensor tmp;
Y
Yi Wang 已提交
317
        TensorCopy(cuda_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place), &tmp);
Y
Yu Yang 已提交
318 319 320 321 322 323 324
        WaitPlace(cuda_vec_.place());
        cuda_vec_.ShareDataWith(tmp);
        // Still dirty
      } else {
        // Dirty && DataInCUDA && Device is same
        // Do nothing
      }
D
dzhwinter 已提交
325
    } else {
Y
Yu Yang 已提交
326 327
      if (!IsInCUDA()) {
        // Even data is not dirty. However, data is not in CUDA. Copy data.
Y
Yi Wang 已提交
328 329
        TensorCopy(cpu_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place),
                   &cuda_vec_);
Y
Yu Yang 已提交
330 331 332 333
        WaitPlace(place);
        SetFlag(kDataInCUDA);
      } else if (!(place == cuda_vec_.place())) {
        framework::Tensor tmp;
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
334
        WaitPlace(cuda_vec_.place());
Y
Yi Wang 已提交
335
        TensorCopy(cuda_vec_, boost::get<platform::CUDAPlace>(place), &tmp);
Y
Yu Yang 已提交
336
        WaitPlace(cuda_vec_.place());
Y
Fix CI  
Yu Yang 已提交
337
        WaitPlace(place);
Y
Yu Yang 已提交
338 339 340 341 342
        cuda_vec_.ShareDataWith(tmp);
      } else {
        // Not Dirty && DataInCUDA && Device is same
        // Do nothing.
      }
D
dzhwinter 已提交
343 344 345
    }
  }

Y
Yu Yang 已提交
346 347 348
  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
349
      CopyToCPU();
Y
Yu Yang 已提交
350
      UnsetFlag(kDirty);
D
dzhwinter 已提交
351
    }
Y
Yu Yang 已提交
352 353
    SetFlag(kDataInCPU);
  }
D
dzhwinter 已提交
354

Y
Yu Yang 已提交
355 356
  void UnsetFlag(int flag) const { flag_ &= ~flag; }
  void SetFlag(int flag) const { flag_ |= flag; }
D
dzhwinter 已提交
357

Y
Yu Yang 已提交
358
  bool IsDirty() const { return flag_ & kDirty; }
D
dzhwinter 已提交
359

Y
Yu Yang 已提交
360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371
  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();
    }
  }

372
  static T &EmptyDummy() {
Y
Yu Yang 已提交
373 374 375 376
    static T dummy = T();
    return dummy;
  }

Y
Yu Yang 已提交
377 378 379 380 381
  mutable int flag_;
  mutable Tensor cpu_vec_;
  mutable Tensor cuda_vec_;
  size_t size_;
};
D
dzhwinter 已提交
382

383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431
#else  // PADDLE_WITH_CUDA

template <typename T>
class CPUVector : public std::vector<T, std::allocator<T>> {
 public:
  CPUVector() : std::vector<T>() {}
  CPUVector(size_t count, const T &value = T())
      : std::vector<T>(count, value) {}
  CPUVector(std::initializer_list<T> init) : std::vector<T>(init) {}
  CPUVector(const std::vector<T> &other) : std::vector<T>(other) {}
  explicit CPUVector(const CPUVector<T> &other) : std::vector<T>(other) {}
  CPUVector(CPUVector<T> &&other) : std::vector<T>(std::move(other)) {}
  CPUVector(std::vector<T> &&other) : std::vector<T>(std::move(other)) {}
  CPUVector &operator=(const CPUVector &other) {
    this->assign(other.begin(), other.end());
    return *this;
  }
  CPUVector &operator=(const std::vector<T> &other) {
    this->assign(other.begin(), other.end());
    return *this;
  }

  friend std::ostream &operator<<(std::ostream &os, const CPUVector<T> &other) {
    std::stringstream ss;
    for (auto v : other) {
      os << v << " ";
    }
    return os;
  }

  void resize(size_t size) { this->resize(size); }

  T &operator[](size_t id) { return this->at(id); }

  const T &operator[](size_t id) const { return this->at(id); }

  template <typename D>
  void Extend(const D &begin, const D &end) {
    this->reserve(this->size() + size_t(end - begin));
    this->insert(this->end(), begin, end);
  }
};

template <typename T>
using Vector = CPUVector<T>;

#endif  // PADDLE_WITH_CUDA

};  // namespace framework
D
dzhwinter 已提交
432
}  // namespace paddle