Pytorch 拷贝数据

为为为什么

发布于 2022-08-06 10:14:06

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本文记录Pytorch拷贝数据的几种方法，clone(), detach(), new_tensor(), copy_()。

1、clone()

clone()函数返回一个和源张量同shape、dtype和device的张量，与源张量不共享数据内存，但提供梯度的回溯。

import torch

a = torch.tensor(1.0, requires_grad=True)
y = a ** 2
a_ = a.clone()
z = a_ * 3
y.backward()
print(a.grad)  # 2
z.backward()
print(a_.grad)  # None, 无grad
print(a.grad)  # 5. a_的梯度会传递回给a，因此2+3=5


a = a + 1
print(a_) # 1

梯度回溯：进行的运算梯度会加在a（叶子节点）的梯度上。

import torch

a = torch.tensor(1.0, requires_grad=True)
a_ = a.clone()
a_.add_(torch.tensor(1.0))
print(a)    # tensor(1., requires_grad=True)
print(a_)   # tensor(2., grad_fn=<AddBackward0>)
a_.backward()
print(a_.grad)  # None
print(a.grad)   # tensor(1.)
可以发现不共享内存空间。

2、detach()

detach()函数返回一个和源张量同shape、dtype和device的张量，并且与源张量共享数据内存，但不提供梯度的回溯。

import torch

a = torch.tensor(1.0, requires_grad=True)
y = a ** 2
a_ = a.detach()
print(a_.grad)  # None，requires_grad=False
a_.requires_grad_()  # set a_.requires_grad = True
z = a_ * 3
y.backward()
z.backward()
print(a_.grad)  # tensor(3.)
print(a.grad)  # tensor(2.)

可见，a_即使重新定义requires_grad=True，也与a的梯度没有关系。

import torch

a = torch.tensor(1.0, requires_grad=True)
a_ = a.detach()
a_.add_(torch.tensor(1.0))
print(a)    # tensor(2., requires_grad=True)
print(a_)   # tensor(2.)
# a_.backward()
# print(a.grad) # RuntimeError: element 0 of tensors does not require grad and does not have a grad_fn

容易验证a与a_共享内存空间

3、torch.clone.detach() （建议赋值方法）

clone()提供了非数据内存共享的梯度追溯功能，而detach又“舍弃”了梯度回溯功能，因此clone.detach()只做简单的数据复制，既不数据共享，也不梯度共享，从此两个张量无关联。置于是先clone还是先detach，其返回值一样，一般采用sourcetensor.clone().detach()。

4、new_tensor()

new_tensor()可以将源张量中的数据复制到目标张量（数据不共享），同时提供了更细致的属性控制：

import torch

a = torch.tensor(1.0, device="cuda", dtype=torch.float32, requires_grad=True)
b = a.clone()
c = a.detach()
d = a.clone().detach()
e = a.new_tensor(a)  # more attributions could be setted
f = a.new_tensor(a, device="cpu", dtype=torch.float64, requires_grad=False)
print(a)  # tensor(1., device='cuda:0', requires_grad=True)
print(b)  # tensor(1., device='cuda:0', grad_fn=<CloneBackward>)
print(c)  # tensor(1., device='cuda:0')
print(d)  # tensor(1., device='cuda:0')
print(e)  # tensor(1., device='cuda:0')
print(f)  # tensor(1., dtype=torch.float64)

5、copy_()

import torch

a = torch.tensor(1.0, device="cpu", requires_grad=False)
b = torch.tensor(2.0, device="cuda", requires_grad=True)
print(a)  # tensor(1.)
print(b)  # tensor(2., device='cuda:0', requires_grad=True)
a.copy_(b)
print(a)  # tensor(2., grad_fn=<CopyBackwards>)
print(a.device)  # cpu
print(a.requires_grad)  # True

copy_()会将b复制给a，同时改变 a 的 requires_grad 属性，但不改变 device 属性。（当a.requires_grad=False是copy_()方法会报错）