0403-Tensor内部存储结构

0403-Tensor内部存储结构

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• 一、Tensor内部存储结构

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一、Tensor内部存储结构

tensor的数据存储结构如上图所示，它分为信息区（Tensor）和存储区（Storage），信息区主要保存tensor的形状、数据类型等信息；而真正的数据则保存成连续数组存放在存储区。

一个tensor有着一个与之对应的storage，storage是在data之上封装的接口，便于使用。不同的tensor的头信息一般不同，但却有可能使用相同的storage。

a = t.Tensor([0, 1, 2, 3, 4, 5])
b = a.view(2, 3)
id(a.storage()), id(b.storage()), id(a.storage()) == id(b.storage())

(140397108640200, 140397108640200, True)

a[1] = 100  # a改变，b进而随之改变，因为它们共享内存
b

tensor([[  0., 100.,   2.],
        [  3.,   4.,   5.]])

c = a[2:]
# data_ptr返回tensor首元素的地址
c.data_ptr() - a.data_ptr()  # 相差16，这是因为2*8=16相差两个元素，每个元素占8个字节

8

c[0] = -100  # c和a共享内存
a

tensor([   0.,  100., -100.,    3.,    4.,    5.])

c.storage()

 0.0
 100.0
 -100.0
 3.0
 4.0
 5.0
[torch.FloatStorage of size 6]

d = t.Tensor(c.storage())  # 使用a的存储数据建立d
d[0] = 666
a

tensor([ 666.,  100., -100.,    3.,    4.,    5.])

id(a.storage()) == id(b.storage()) == id(c.storage()) == id(d.storage())

True

# storage_offset是数据在storage中的索引，a和d从sotrage的第一个元素开始找，c是从第三个元素开始查找
a.storage_offset(), c.storage_offset(), d.storage_offset()

(0, 2, 0)

e = b[::2, ::2]  # 从0开始，每隔2行/列取一个元素
e

tensor([[ 666., -100.]])

b

tensor([[ 666.,  100., -100.],
        [   3.,    4.,    5.]])

e.storage()

 666.0
 100.0
 -100.0
 3.0
 4.0
 5.0
[torch.FloatStorage of size 6]

# stride是storage中对应于tensor的相邻维度间第一个索引的跨度
# 对于b，第一行第一个元素到第二行第一个元素的索引差距为3，第一列第一个元素到到第二列第一个元素的索引差距为1
# 对于e，第一行第一个元素到第二行第一个元素（空）的索引差距为6，第一列第一个元素到到第二列第一个元素的索引差距为2
b.stride(), e.stride()

((3, 1), (6, 2))

e.is_contiguous()

False

id(d.storage()), id(e.storage())

(140397108641736, 140397108641736)

e.contiguous()
id(e.storage())

140397108699912

从上可见大多数操作并不会修改tensor的数据，只是修改tensor的头信息，这种做法减少了内存的占用，并且更加节省了时间。但是有时候这种操作会导致tensor不连续，此时可以通过contiguous方法让其连续，但是这种方法会复制数据到新的内存空间，不再和原来的数据共享内存。