快捷方式

torch.fx

概述

FX 是一个工具包,供开发者用来转换 nn.Module 实例。FX 由三个主要组件组成:符号追踪器中间表示Python 代码生成。以下是这些组件实际操作的演示

import torch


# Simple module for demonstration
class MyModule(torch.nn.Module):
    def __init__(self) -> None:
        super().__init__()
        self.param = torch.nn.Parameter(torch.rand(3, 4))
        self.linear = torch.nn.Linear(4, 5)

    def forward(self, x):
        return self.linear(x + self.param).clamp(min=0.0, max=1.0)


module = MyModule()

from torch.fx import symbolic_trace

# Symbolic tracing frontend - captures the semantics of the module
symbolic_traced: torch.fx.GraphModule = symbolic_trace(module)

# High-level intermediate representation (IR) - Graph representation
print(symbolic_traced.graph)
"""
graph():
    %x : [num_users=1] = placeholder[target=x]
    %param : [num_users=1] = get_attr[target=param]
    %add : [num_users=1] = call_function[target=operator.add](args = (%x, %param), kwargs = {})
    %linear : [num_users=1] = call_module[target=linear](args = (%add,), kwargs = {})
    %clamp : [num_users=1] = call_method[target=clamp](args = (%linear,), kwargs = {min: 0.0, max: 1.0})
    return clamp
"""

# Code generation - valid Python code
print(symbolic_traced.code)
"""
def forward(self, x):
    param = self.param
    add = x + param;  x = param = None
    linear = self.linear(add);  add = None
    clamp = linear.clamp(min = 0.0, max = 1.0);  linear = None
    return clamp
"""

符号追踪器执行 Python 代码的“符号执行”。它将伪造的值(称为代理)馈送到代码中。操作这些代理会被记录下来。有关符号追踪的更多信息,请参见 symbolic_trace()Tracer 文档。

中间表示是符号追踪期间记录的操作的容器。它由一个节点列表组成,这些节点表示函数输入、调用点(函数、方法或 torch.nn.Module 实例)和返回值。有关 IR 的更多信息,请参见 Graph 的文档。IR 是应用转换的格式。

Python 代码生成使 FX 成为 Python 到 Python(或模块到模块)的转换工具包。对于每个 Graph IR,我们可以创建与 Graph 语义匹配的有效 Python 代码。此功能封装在 GraphModule 中,它是一个 torch.nn.Module 实例,其中包含一个 Graph 以及从 Graph 生成的 forward 方法。

总而言之,这个组件管道(符号追踪 -> 中间表示 -> 转换 -> Python 代码生成)构成了 FX 的 Python 到 Python 转换管道。此外,这些组件可以单独使用。例如,符号追踪可以单独用于捕获代码形式以进行分析(而不是转换)目的。代码生成可以用于以编程方式生成模型,例如从配置文件中生成。FX 有许多用途!

几个示例转换可以在 examples 存储库中找到。

编写转换

什么是 FX 转换?本质上,它是一个看起来像这样的函数。

import torch
import torch.fx

def transform(m: nn.Module,
              tracer_class : type = torch.fx.Tracer) -> torch.nn.Module:
    # Step 1: Acquire a Graph representing the code in `m`

    # NOTE: torch.fx.symbolic_trace is a wrapper around a call to
    # fx.Tracer.trace and constructing a GraphModule. We'll
    # split that out in our transform to allow the caller to
    # customize tracing behavior.
    graph : torch.fx.Graph = tracer_class().trace(m)

    # Step 2: Modify this Graph or create a new one
    graph = ...

    # Step 3: Construct a Module to return
    return torch.fx.GraphModule(m, graph)

您的转换将接收一个 torch.nn.Module,从中获取一个 Graph,进行一些修改,并返回一个新的 torch.nn.Module。您应该将 FX 转换返回的 torch.nn.Module 视为与常规 torch.nn.Module 相同 – 您可以将其传递给另一个 FX 转换,可以将其传递给 TorchScript,或者可以运行它。确保您的 FX 转换的输入和输出都是 torch.nn.Module 将允许实现可组合性。

注意

也可以修改现有的 GraphModule 而不是创建一个新的,如下所示

import torch
import torch.fx

def transform(m : nn.Module) -> nn.Module:
    gm : torch.fx.GraphModule = torch.fx.symbolic_trace(m)

    # Modify gm.graph
    # <...>

    # Recompile the forward() method of `gm` from its Graph
    gm.recompile()

    return gm

请注意,您必须调用 GraphModule.recompile() 以使 GraphModule 上的生成的 forward() 方法与修改后的 Graph 同步。

鉴于您已传入一个已追踪到 Graph 中的 torch.nn.Module,现在有两种主要方法可以构建新的 Graph

图表快速入门

有关图表语义的完整处理,请参见 Graph 文档,但我们将在本文中介绍基础知识。Graph 是一种数据结构,表示 GraphModule 上的方法。这需要的信息是

  • 该方法的输入是什么?

  • 在该方法内部运行的操作是什么?

  • 该方法的输出(即返回值)是什么?

所有这三个概念都用 Node 实例表示。让我们通过一个简短的示例来看看这是什么意思

import torch
import torch.fx

class MyModule(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.param = torch.nn.Parameter(torch.rand(3, 4))
        self.linear = torch.nn.Linear(4, 5)

    def forward(self, x):
        return torch.topk(torch.sum(
            self.linear(x + self.linear.weight).relu(), dim=-1), 3)

m = MyModule()
gm = torch.fx.symbolic_trace(m)

gm.graph.print_tabular()

在这里,我们定义了一个模块 MyModule 用于演示目的,实例化它,对其进行符号追踪,然后调用 Graph.print_tabular() 方法以打印出一个表格,显示此 Graph 的节点

操作码

名称

目标

参数

关键字参数

占位符

x

x

()

{}

get_attr

linear_weight

linear.weight

()

{}

call_function

add_1

<built-in function add>

(x, linear_weight)

{}

call_module

linear_1

linear

(add_1,)

{}

call_method

relu_1

relu

(linear_1,)

{}

call_function

sum_1

<built-in method sum …>

(relu_1,)

{‘dim’: -1}

call_function

topk_1

<built-in method topk …>

(sum_1, 3)

{}

output

output

output

(topk_1,)

{}

我们可以使用此信息来回答上面提出的问题。

  • 该方法的输入是什么?在 FX 中,方法输入通过特殊的 placeholder 节点指定。在本例中,我们有一个 placeholder 节点,其 targetx,这意味着我们有一个名为 x 的单个(非 self)参数。

  • 该方法中的操作是什么?get_attrcall_functioncall_modulecall_method 节点表示该方法中的操作。有关所有这些语义的完整处理,请参见 Node 文档。

  • 该方法的返回值是什么?Graph 中的返回值由特殊的 output 节点指定。

鉴于我们现在了解了代码在 FX 中的表示方式的基础知识,我们现在可以探索如何编辑 Graph

图表操作

直接图表操作

构建此新 Graph 的一种方法是直接操作旧图表。为了帮助实现这一点,我们可以简单地获取从符号追踪获得的 Graph 并对其进行修改。例如,假设我们希望将 torch.add() 调用替换为 torch.mul() 调用。

import torch
import torch.fx

# Sample module
class M(torch.nn.Module):
    def forward(self, x, y):
        return torch.add(x, y)

def transform(m: torch.nn.Module,
              tracer_class : type = fx.Tracer) -> torch.nn.Module:
    graph : fx.Graph = tracer_class().trace(m)
    # FX represents its Graph as an ordered list of
    # nodes, so we can iterate through them.
    for node in graph.nodes:
        # Checks if we're calling a function (i.e:
        # torch.add)
        if node.op == 'call_function':
            # The target attribute is the function
            # that call_function calls.
            if node.target == torch.add:
                node.target = torch.mul

    graph.lint() # Does some checks to make sure the
                 # Graph is well-formed.

    return fx.GraphModule(m, graph)

我们还可以进行更复杂的 Graph 重写,例如删除或附加节点。为了帮助进行这些转换,FX 具有用于转换图表的实用函数,这些函数可以在 Graph 文档中找到。下面是一个使用这些 API 附加 torch.relu() 调用的示例。

# Specifies the insertion point. Any nodes added to the
# Graph within this scope will be inserted after `node`
with traced.graph.inserting_after(node):
    # Insert a new `call_function` node calling `torch.relu`
    new_node = traced.graph.call_function(
        torch.relu, args=(node,))

    # We want all places that used the value of `node` to
    # now use that value after the `relu` call we've added.
    # We use the `replace_all_uses_with` API to do this.
    node.replace_all_uses_with(new_node)

对于仅包含替换的简单转换,您还可以使用 子图重写器。

使用 replace_pattern() 进行子图重写

FX 还提供了在直接图表操作之上的另一个自动化级别。replace_pattern() API 本质上是一个用于编辑 Graph 的“查找/替换”工具。它允许您指定一个 patternreplacement 函数,它将追踪这些函数,在 pattern 图表中查找操作组的实例,并将这些实例替换为 replacement 图表的副本。这可以帮助大大自动化繁琐的图表操作代码,随着转换变得越来越复杂,这些代码可能会变得笨拙。

代理/重追踪

操作 Graph 的另一种方法是重用符号追踪中使用的 Proxy 机制。例如,假设我们想要编写一个转换,将 PyTorch 函数分解为更小的操作。它会将每个 F.relu(x) 调用转换为 (x > 0) * x。一种可能性是执行必要的图表重写,以在 F.relu 之后插入比较和乘法,然后清理原始 F.relu。但是,我们可以使用 Proxy 对象来自动化此过程,以自动将操作记录到 Graph 中。

要使用此方法,我们编写要插入的操作作为常规 PyTorch 代码,并使用 Proxy 对象作为参数来调用该代码。这些 Proxy 对象将捕获对它们执行的操作,并将它们附加到 Graph

# Note that this decomposition rule can be read as regular Python
def relu_decomposition(x):
    return (x > 0) * x

decomposition_rules = {}
decomposition_rules[F.relu] = relu_decomposition

def decompose(model: torch.nn.Module,
              tracer_class : type = fx.Tracer) -> torch.nn.Module:
    """
    Decompose `model` into smaller constituent operations.
    Currently,this only supports decomposing ReLU into its
    mathematical definition: (x > 0) * x
    """
    graph : fx.Graph = tracer_class().trace(model)
    new_graph = fx.Graph()
    env = {}
    tracer = torch.fx.proxy.GraphAppendingTracer(new_graph)
    for node in graph.nodes:
        if node.op == 'call_function' and node.target in decomposition_rules:
            # By wrapping the arguments with proxies,
            # we can dispatch to the appropriate
            # decomposition rule and implicitly add it
            # to the Graph by symbolically tracing it.
            proxy_args = [
                fx.Proxy(env[x.name], tracer) if isinstance(x, fx.Node) else x for x in node.args]
            output_proxy = decomposition_rules[node.target](*proxy_args)

            # Operations on `Proxy` always yield new `Proxy`s, and the
            # return value of our decomposition rule is no exception.
            # We need to extract the underlying `Node` from the `Proxy`
            # to use it in subsequent iterations of this transform.
            new_node = output_proxy.node
            env[node.name] = new_node
        else:
            # Default case: we don't have a decomposition rule for this
            # node, so just copy the node over into the new graph.
            new_node = new_graph.node_copy(node, lambda x: env[x.name])
            env[node.name] = new_node
    return fx.GraphModule(model, new_graph)

除了避免显式图表操作外,使用 Proxy 还允许您将重写规则指定为原生 Python 代码。对于需要大量重写规则的转换(例如 vmap 或 grad),这通常可以提高规则的可读性和可维护性。请注意,在调用 Proxy 时,我们还传递了一个指向底层变量 graph 的追踪器。这样做是为了防止图表中的操作是 n 元的(例如,add 是二元运算符),调用 Proxy 不会创建图表追踪器的多个实例,这可能会导致意外的运行时错误。我们建议使用这种 Proxy 方法,特别是当底层运算符不能安全地假定为一元时。

有关使用 Proxy 进行 Graph 操作的工作示例,请参见 此处

解释器模式

FX 中一种有用的代码组织模式是循环遍历 Graph 中的所有 Node 并执行它们。这可以用于多种用途,包括运行时分析流经图表的值或通过使用 Proxy 进行重追踪来转换代码。例如,假设我们想要运行一个 GraphModule 并记录我们在运行时看到的节点上的 torch.Tensor 形状和数据类型属性。可能如下所示

import torch
import torch.fx
from torch.fx.node import Node

from typing import Dict

class ShapeProp:
    """
    Shape propagation. This class takes a `GraphModule`.
    Then, its `propagate` method executes the `GraphModule`
    node-by-node with the given arguments. As each operation
    executes, the ShapeProp class stores away the shape and
    element type for the output values of each operation on
    the `shape` and `dtype` attributes of the operation's
    `Node`.
    """
    def __init__(self, mod):
        self.mod = mod
        self.graph = mod.graph
        self.modules = dict(self.mod.named_modules())

    def propagate(self, *args):
        args_iter = iter(args)
        env : Dict[str, Node] = {}

        def load_arg(a):
            return torch.fx.graph.map_arg(a, lambda n: env[n.name])

        def fetch_attr(target : str):
            target_atoms = target.split('.')
            attr_itr = self.mod
            for i, atom in enumerate(target_atoms):
                if not hasattr(attr_itr, atom):
                    raise RuntimeError(f"Node referenced nonexistent target {'.'.join(target_atoms[:i])}")
                attr_itr = getattr(attr_itr, atom)
            return attr_itr

        for node in self.graph.nodes:
            if node.op == 'placeholder':
                result = next(args_iter)
            elif node.op == 'get_attr':
                result = fetch_attr(node.target)
            elif node.op == 'call_function':
                result = node.target(*load_arg(node.args), **load_arg(node.kwargs))
            elif node.op == 'call_method':
                self_obj, *args = load_arg(node.args)
                kwargs = load_arg(node.kwargs)
                result = getattr(self_obj, node.target)(*args, **kwargs)
            elif node.op == 'call_module':
                result = self.modules[node.target](*load_arg(node.args), **load_arg(node.kwargs))

            # This is the only code specific to shape propagation.
            # you can delete this `if` branch and this becomes
            # a generic GraphModule interpreter.
            if isinstance(result, torch.Tensor):
                node.shape = result.shape
                node.dtype = result.dtype

            env[node.name] = result

        return load_arg(self.graph.result)

如您所见,FX 的完整解释器并不复杂,但可能非常有用。为了简化此模式的使用,我们提供了 Interpreter 类,它以一种可以通过方法重写覆盖解释器执行的某些方面的方式,包含了上述逻辑。

除了执行操作外,我们还可以通过将 Proxy 值馈送到解释器来生成新的 Graph。类似地,我们提供了 Transformer 类来包含此模式。Transformer 的行为类似于 Interpreter,但您不会调用 run 方法来从模块获取具体的输出值,而是调用 Transformer.transform() 方法来返回一个新的 GraphModule,该模块受您安装为重写方法的任何转换规则的约束。

解释器模式示例

调试

简介

通常在编写转换的过程中,我们的代码不会完全正确。在这种情况下,我们可能需要进行一些调试。关键是向后工作:首先,检查调用生成的模块的结果,以证明或反驳正确性。然后,检查并调试生成的代码。然后,调试导致生成代码的转换过程。

如果您不熟悉调试器,请参见辅助章节 可用调试器

转换编写中的常见陷阱

  • 非确定性 set 迭代顺序。在 Python 中,set 数据类型是无序的。使用 set 来包含对象集合(如 Node)可能会导致意外的非确定性。一个示例是迭代一组 Node 以将它们插入到 Graph 中。由于 set 数据类型是无序的,因此输出程序中操作的顺序将是非确定性的,并且可能会在程序调用之间发生变化。建议的替代方案是使用 dict 数据类型,该数据类型自 Python 3.7 起(以及自 cPython 3.6 起)是 插入有序的dict 可以通过将要重复数据删除的值存储在 dict 的键中来等效地用作集合。

检查模块的正确性

由于大多数深度学习模块的输出都由浮点 torch.Tensor 实例组成,因此检查两个 torch.nn.Module 的结果之间的等效性不像执行简单的相等性检查那样简单。为了说明这一点,让我们使用一个示例

import torch
import torch.fx
import torchvision.models as models

def transform(m : torch.nn.Module) -> torch.nn.Module:
    gm = torch.fx.symbolic_trace(m)

    # Imagine we're doing some transforms here
    # <...>

    gm.recompile()

    return gm

resnet18 = models.resnet18()
transformed_resnet18 = transform(resnet18)

input_image = torch.randn(5, 3, 224, 224)

assert resnet18(input_image) == transformed_resnet18(input_image)
"""
RuntimeError: Boolean value of Tensor with more than one value is ambiguous
"""

在这里,我们尝试使用 == 相等运算符检查两个深度学习模型的值的相等性。但是,由于该运算符返回张量而不是布尔值的问题,以及浮点值的比较应使用误差范围(或 epsilon)来考虑浮点运算的非交换性(有关更多详细信息,请参见 此处),因此这没有明确定义。我们可以改用 torch.allclose(),这将为我们提供一个近似比较,其中考虑了相对和绝对容差阈值

assert torch.allclose(resnet18(input_image), transformed_resnet18(input_image))

这是我们工具箱中的第一个工具,用于检查与参考实现相比,转换后的模块是否按我们的预期运行。

调试生成的代码

由于 FX 在 GraphModule 上生成 forward() 函数,因此使用传统的调试技术(如 print 语句或 pdb)并不那么简单。幸运的是,我们有几种技术可用于调试生成的代码。

使用 pdb

调用 pdb 以单步执行正在运行的程序。尽管表示 Graph 的代码不在任何源文件中,但我们仍然可以在调用前向传递时使用 pdb 手动单步执行它。

import torch
import torch.fx
import torchvision.models as models

def my_pass(inp: torch.nn.Module, tracer_class : type = fx.Tracer) -> torch.nn.Module:
    graph = tracer_class().trace(inp)
    # Transformation logic here
    # <...>

    # Return new Module
    return fx.GraphModule(inp, graph)

my_module = models.resnet18()
my_module_transformed = my_pass(my_module)

input_value = torch.randn(5, 3, 224, 224)

# When this line is executed at runtime, we will be dropped into an
# interactive `pdb` prompt. We can use the `step` or `s` command to
# step into the execution of the next line
import pdb; pdb.set_trace()

my_module_transformed(input_value)

使用 GraphModule 中的 to_folder 函数

GraphModule.to_folder()GraphModule 中的一种方法,允许您将生成的 FX 代码转储到文件夹中。尽管如 打印生成的代码 中所示,将前向传递复制到代码中通常就足够了,但使用 to_folder 检查模块和参数可能会更容易。

m = symbolic_trace(M())
m.to_folder("foo", "Bar")
from foo import Bar
y = Bar()

运行上面的示例后,我们可以查看 foo/module.py 中的代码,并根据需要对其进行修改(例如,添加 print 语句或使用 pdb)以调试生成的代码。

调试转换

现在我们已经确定转换正在创建不正确的代码,现在是调试转换本身的时候了。首先,我们将检查文档中的 符号追踪的局限性 部分。一旦我们验证追踪工作正常,目标就变成找出我们的 GraphModule 转换期间出了什么问题。在 编写转换 中可能有一个快速解答,但如果没有,则有几种方法可以检查我们追踪的模块

# Sample Module
class M(torch.nn.Module):
    def forward(self, x, y):
        return x + y

# Create an instance of `M`
m = M()

# Symbolically trace an instance of `M` (returns a GraphModule). In
# this example, we'll only be discussing how to inspect a
# GraphModule, so we aren't showing any sample transforms for the
# sake of brevity.
traced = symbolic_trace(m)

# Print the code produced by tracing the module.
print(traced)
# The generated `forward` function is:
"""
def forward(self, x, y):
    add = x + y;  x = y = None
    return add
"""

# Print the internal Graph.
print(traced.graph)
# This print-out returns:
"""
graph():
    %x : [num_users=1] = placeholder[target=x]
    %y : [num_users=1] = placeholder[target=y]
    %add : [num_users=1] = call_function[target=operator.add](args = (%x, %y), kwargs = {})
    return add
"""

# Print a tabular representation of the internal Graph.
traced.graph.print_tabular()
# This gives us:
"""
opcode         name    target                   args    kwargs
-------------  ------  -----------------------  ------  --------
placeholder    x       x                        ()      {}
placeholder    y       y                        ()      {}
call_function  add     <built-in function add>  (x, y)  {}
output         output  output                   (add,)  {}
"""

使用上面的实用函数,我们可以比较应用转换之前和之后的追踪模块。有时,简单的视觉比较就足以追踪到错误。如果仍然不清楚哪里出了问题,则像 pdb 这样的调试器可能是下一步的好选择。

以上面的示例为基础,考虑以下代码

# Sample user-defined function
def transform_graph(module: torch.nn.Module, tracer_class : type = fx.Tracer) -> torch.nn.Module:
    # Get the Graph from our traced Module
    g = tracer_class().trace(module)

    """
    Transformations on `g` go here
    """

    return fx.GraphModule(module, g)

# Transform the Graph
transformed = transform_graph(traced)

# Print the new code after our transforms. Check to see if it was
# what we expected
print(transformed)

使用上面的例子,假设调用 print(traced) 向我们展示了我们的转换中存在错误。我们想使用调试器找出哪里出错了。我们启动一个 pdb 会话。我们可以通过在 transform_graph(traced) 上设置断点来查看转换过程中发生了什么,然后按下 s 来“步入”对 transform_graph(traced) 的调用。

我们也可以通过编辑 print_tabular 方法来打印图中不同节点的属性,从而获得好的结果。(例如,我们可能想查看节点的 input_nodesusers。)

可用的调试器

最常见的 Python 调试器是 pdb。您可以通过在命令行中输入 python -m pdb FILENAME.py,以 “调试模式” 启动您的程序,其中 FILENAME 是您要调试的文件名。之后,您可以使用 pdb 调试器命令 逐步执行您的运行程序。通常的做法是在启动 pdb 时设置断点 (b 行号),然后调用 c 来运行程序直到断点。这可以防止您不得不逐步执行每一行代码(使用 sn)才能到达您想要检查的代码部分。或者,您可以在您想要中断的行之前写入 import pdb; pdb.set_trace()。如果您添加 pdb.set_trace(),您的程序将在您运行时自动以调试模式启动。(换句话说,您只需在命令行中键入 python FILENAME.py 而不是 python -m pdb FILENAME.py。)一旦您在调试模式下运行文件,您就可以逐步执行代码并使用某些命令检查程序的内部状态。网上有很多关于 pdb 的优秀教程,包括 RealPython 的 “使用 Pdb 进行 Python 调试”

像 PyCharm 或 VSCode 这样的 IDE 通常内置了调试器。在您的 IDE 中,您可以选择 a) 通过在 IDE 中拉起终端窗口(例如 VSCode 中的 View → Terminal)来使用 pdb,或者 b) 使用内置的调试器(通常是 pdb 的图形化包装器)。

符号追踪的局限性

FX 使用 符号追踪 系统(也称为 符号执行)来捕获程序的可转换/可分析形式的语义。该系统是 追踪 的,因为它执行程序(实际上是 torch.nn.Module 或函数)来记录操作。它是 符号化 的,因为在此执行期间流经程序的数据不是真实数据,而是符号(FX 术语中的 Proxy)。

虽然符号追踪适用于大多数神经网络代码,但它有一些局限性。

动态控制流

符号追踪的主要局限性是它目前不支持动态控制流。也就是说,条件可能取决于程序的输入值的循环或 if 语句。

例如,让我们检查以下程序

def func_to_trace(x):
    if x.sum() > 0:
        return torch.relu(x)
    else:
        return torch.neg(x)

traced = torch.fx.symbolic_trace(func_to_trace)
"""
  <...>
  File "dyn.py", line 6, in func_to_trace
    if x.sum() > 0:
  File "pytorch/torch/fx/proxy.py", line 155, in __bool__
    return self.tracer.to_bool(self)
  File "pytorch/torch/fx/proxy.py", line 85, in to_bool
    raise TraceError('symbolically traced variables cannot be used as inputs to control flow')
torch.fx.proxy.TraceError: symbolically traced variables cannot be used as inputs to control flow
"""

if 语句的条件依赖于 x.sum() 的值,而 x.sum() 的值又依赖于函数输入 x 的值。由于 x 可以更改(即,如果您将新的输入张量传递给追踪的函数),这就是动态控制流。回溯会向上遍历您的代码,以显示这种情况发生的位置。

静态控制流

另一方面,支持所谓的静态控制流。静态控制流是循环或 if 语句,其值在调用之间不会改变。通常,在 PyTorch 程序中,这种控制流出现在基于超参数对模型架构进行决策的代码中。作为一个具体的例子

import torch
import torch.fx

class MyModule(torch.nn.Module):
    def __init__(self, do_activation : bool = False):
        super().__init__()
        self.do_activation = do_activation
        self.linear = torch.nn.Linear(512, 512)

    def forward(self, x):
        x = self.linear(x)
        # This if-statement is so-called static control flow.
        # Its condition does not depend on any input values
        if self.do_activation:
            x = torch.relu(x)
        return x

without_activation = MyModule(do_activation=False)
with_activation = MyModule(do_activation=True)

traced_without_activation = torch.fx.symbolic_trace(without_activation)
print(traced_without_activation.code)
"""
def forward(self, x):
    linear_1 = self.linear(x);  x = None
    return linear_1
"""

traced_with_activation = torch.fx.symbolic_trace(with_activation)
print(traced_with_activation.code)
"""
import torch
def forward(self, x):
    linear_1 = self.linear(x);  x = None
    relu_1 = torch.relu(linear_1);  linear_1 = None
    return relu_1
"""

if 语句 if self.do_activation 不依赖于任何函数输入,因此它是静态的。do_activation 可以被认为是超参数,并且具有不同参数值的 MyModule 不同实例的追踪具有不同的代码。这是一个有效的模式,符号追踪支持它。

许多动态控制流的实例在语义上是静态控制流。可以通过移除对输入值的数据依赖性,例如将值移动到 Module 属性或在符号追踪期间将具体值绑定到参数,使这些实例支持符号追踪

def f(x, flag):
    if flag: return x
    else: return x*2

fx.symbolic_trace(f) # Fails!

fx.symbolic_trace(f, concrete_args={'flag': True})

对于真正的动态控制流,程序中包含此代码的部分可以作为对方法(参见 使用 Tracer 类自定义追踪)或函数(参见 wrap())的调用进行追踪,而不是追踪穿过它们。

torch 函数

FX 使用 __torch_function__ 作为拦截调用的机制(有关此的更多信息,请参见 技术概述)。某些函数,例如内置 Python 函数或 math 模块中的函数,不在 __torch_function__ 的覆盖范围内,但我们仍然希望在符号追踪中捕获它们。例如

import torch
import torch.fx
from math import sqrt

def normalize(x):
    """
    Normalize `x` by the size of the batch dimension
    """
    return x / sqrt(len(x))

# It's valid Python code
normalize(torch.rand(3, 4))

traced = torch.fx.symbolic_trace(normalize)
"""
  <...>
  File "sqrt.py", line 9, in normalize
    return x / sqrt(len(x))
  File "pytorch/torch/fx/proxy.py", line 161, in __len__
    raise RuntimeError("'len' is not supported in symbolic tracing by default. If you want "
RuntimeError: 'len' is not supported in symbolic tracing by default. If you want this call to be recorded, please call torch.fx.wrap('len') at module scope
"""

该错误告诉我们内置函数 len 不受支持。我们可以使用 wrap() API 使此类函数作为直接调用记录在追踪中

torch.fx.wrap('len')
torch.fx.wrap('sqrt')

traced = torch.fx.symbolic_trace(normalize)

print(traced.code)
"""
import math
def forward(self, x):
    len_1 = len(x)
    sqrt_1 = math.sqrt(len_1);  len_1 = None
    truediv = x / sqrt_1;  x = sqrt_1 = None
    return truediv
"""

使用 Tracer 类自定义追踪

Tracer 类是 symbolic_trace 实现的基础类。可以通过子类化 Tracer 来自定义追踪行为,如下所示

class MyCustomTracer(torch.fx.Tracer):
    # Inside here you can override various methods
    # to customize tracing. See the `Tracer` API
    # reference
    pass


# Let's use this custom tracer to trace through this module
class MyModule(torch.nn.Module):
    def forward(self, x):
        return torch.relu(x) + torch.ones(3, 4)

mod = MyModule()

traced_graph = MyCustomTracer().trace(mod)
# trace() returns a Graph. Let's wrap it up in a
# GraphModule to make it runnable
traced = torch.fx.GraphModule(mod, traced_graph)

叶模块

叶模块是出现在符号追踪中作为调用而不是被追踪穿过的模块。叶模块的默认集合是标准 torch.nn 模块实例的集合。例如

class MySpecialSubmodule(torch.nn.Module):
    def forward(self, x):
        return torch.neg(x)

class MyModule(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.linear = torch.nn.Linear(3, 4)
        self.submod = MySpecialSubmodule()

    def forward(self, x):
        return self.submod(self.linear(x))

traced = torch.fx.symbolic_trace(MyModule())
print(traced.code)
# `linear` is preserved as a call, yet `submod` is traced though.
# This is because the default set of "Leaf Modules" includes all
# standard `torch.nn` modules.
"""
import torch
def forward(self, x):
    linear_1 = self.linear(x);  x = None
    neg_1 = torch.neg(linear_1);  linear_1 = None
    return neg_1
"""

可以通过重写 Tracer.is_leaf_module() 来自定义叶模块的集合。

杂项

  • 张量构造函数(例如 torch.zerostorch.onestorch.randtorch.randntorch.sparse_coo_tensor)目前不可追踪。

    • 可以使用确定性构造函数 (zerosones),它们生成的值将作为常量嵌入到追踪中。只有当这些构造函数的参数引用动态输入大小时,这才会成为问题。在这种情况下,ones_likezeros_like 可能是可行的替代方案。

    • 非确定性构造函数 (randrandn) 将在追踪中嵌入单个随机值。这可能不是预期的行为。一种解决方法是将 torch.randn 包装在 torch.fx.wrap 函数中并调用它。

    @torch.fx.wrap
    def torch_randn(x, shape):
        return torch.randn(shape)
    
    def f(x):
        return x + torch_randn(x, 5)
    fx.symbolic_trace(f)
    
    • 此行为可能会在未来的版本中修复。

  • 类型注解

    • Python 3 风格的类型注解(例如 func(x : torch.Tensor, y : int) -> torch.Tensor)受支持,并将通过符号追踪保留。

    • 目前不支持 Python 2 风格的注释类型注解 # type: (torch.Tensor, int) -> torch.Tensor

    • 目前不支持函数内局部名称的注解。

  • 围绕 training 标志和子模块的陷阱

    • 当使用像 torch.nn.functional.dropout 这样的函数时,通常会将 training 参数作为 self.training 传入。在 FX 追踪期间,这可能会被烘焙为常量值。

    import torch
    import torch.fx
    
    class DropoutRepro(torch.nn.Module):
      def forward(self, x):
        return torch.nn.functional.dropout(x, training=self.training)
    
    
    traced = torch.fx.symbolic_trace(DropoutRepro())
    print(traced.code)
    """
    def forward(self, x):
      dropout = torch.nn.functional.dropout(x, p = 0.5, training = True, inplace = False);  x = None
      return dropout
    """
    
    traced.eval()
    
    x = torch.randn(5, 3)
    torch.testing.assert_close(traced(x), x)
    """
    AssertionError: Tensor-likes are not close!
    
    Mismatched elements: 15 / 15 (100.0%)
    Greatest absolute difference: 1.6207983493804932 at index (0, 2) (up to 1e-05 allowed)
    Greatest relative difference: 1.0 at index (0, 0) (up to 0.0001 allowed)
    """
    
    • 但是,当使用标准 nn.Dropout() 子模块时,training 标志被封装,并且——由于保留了 nn.Module 对象模型——可以被更改。

    class DropoutRepro2(torch.nn.Module):
      def __init__(self):
        super().__init__()
        self.drop = torch.nn.Dropout()
    
      def forward(self, x):
        return self.drop(x)
    
    traced = torch.fx.symbolic_trace(DropoutRepro2())
    print(traced.code)
    """
    def forward(self, x):
      drop = self.drop(x);  x = None
      return drop
    """
    
    traced.eval()
    
    x = torch.randn(5, 3)
    torch.testing.assert_close(traced(x), x)
    
  • 由于这种差异,请考虑将动态地与 training 标志交互的模块标记为叶模块。

API 参考

torch.fx.symbolic_trace(root, concrete_args=None)[source][source]

符号追踪 API

给定一个 nn.Module 或函数实例 root,此函数将返回一个 GraphModule,该模块通过记录追踪穿过 root 时看到的操作来构建。

concrete_args 允许您部分专门化您的函数,无论是为了移除控制流还是数据结构。

例如

def f(a, b):
    if b == True:
        return a
    else:
        return a * 2

由于控制流的存在,FX 通常无法追踪穿过此函数。但是,我们可以使用 concrete_args 来专门化 b 的值,以便追踪穿过此函数

f = fx.symbolic_trace(f, concrete_args={"b": False})
assert f(3, False) == 6

请注意,虽然您仍然可以传入 b 的不同值,但它们将被忽略。

我们还可以使用 concrete_args 从我们的函数中消除数据结构处理。这将使用 pytrees 来展平您的输入。为了避免过度专门化,请为不应专门化的值传入 fx.PH。例如

def f(x):
    out = 0
    for v in x.values():
        out += v
    return out


f = fx.symbolic_trace(f, concrete_args={"x": {"a": fx.PH, "b": fx.PH, "c": fx.PH}})
assert f({"a": 1, "b": 2, "c": 4}) == 7
参数
  • root (Union[torch.nn.Module, Callable]) – 要追踪并转换为图表示的模块或函数。

  • concrete_args (Optional[Dict[str, any]]) – 要部分专门化的输入

返回

root 记录的操作创建的模块。

返回类型

GraphModule

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

torch.fx.wrap(fn_or_name)[source][source]

可以在模块级作用域调用此函数,以将 fn_or_name 注册为“叶函数”。“叶函数”将在 FX 追踪中保留为 CallFunction 节点,而不是被追踪穿过

# foo/bar/baz.py
def my_custom_function(x, y):
    return x * x + y * y


torch.fx.wrap("my_custom_function")


def fn_to_be_traced(x, y):
    # When symbolic tracing, the below call to my_custom_function will be inserted into
    # the graph rather than tracing it.
    return my_custom_function(x, y)

此函数也可以等效地用作装饰器

# foo/bar/baz.py
@torch.fx.wrap
def my_custom_function(x, y):
    return x * x + y * y

一个被包装的函数可以被认为是“叶函数”,类似于“叶模块”的概念,也就是说,它们是在 FX 追踪中作为调用保留而不是被追踪穿过的函数。

参数

fn_or_name (Union[str, Callable]) – 当调用时,要插入到图中的函数或全局函数名称

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

class torch.fx.GraphModule(*args, **kwargs)[source][source]

GraphModule 是从 fx.Graph 生成的 nn.Module。Graphmodule 具有 graph 属性,以及从该 graph 生成的 codeforward 属性。

警告

graph 被重新赋值时,codeforward 将自动重新生成。但是,如果您在不重新赋值 graph 属性本身的情况下编辑 graph 的内容,则必须调用 recompile() 以更新生成的代码。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

__init__(root, graph, class_name='GraphModule')[source][source]

构造一个 GraphModule。

参数
  • root (Union[torch.nn.Module, Dict[str, Any]) – root 可以是 nn.Module 实例或将字符串映射到任何属性类型的 Dict。如果 root 是 Module,则 Graph 的 Nodes 的 target 字段中对基于 Module 的对象(通过限定名称)的任何引用都将从 root 的 Module 层级结构中的相应位置复制到 GraphModule 的模块层级结构中。如果 root 是 dict,则在 Node 的 target 中找到的限定名称将直接在 dict 的键中查找。Dict 映射到的对象将被复制到 GraphModule 的模块层级结构中的适当位置。

  • graph (Graph) – graph 包含此 GraphModule 应用于代码生成的节点

  • class_name (str) – name 表示此 GraphModule 的名称,用于调试目的。如果未设置,则所有错误消息都将报告为源自 GraphModule。将其设置为 root 的原始名称或在您的转换上下文中具有意义的名称可能会很有帮助。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

add_submodule(target, m)[source][source]

将给定的子模块添加到 self

如果 target 的子路径中尚不存在空模块,则安装空模块。

参数
  • target (str) – 新子模块的完全限定字符串名称(有关如何指定完全限定字符串,请参见 nn.Module.get_submodule 中的示例。)

  • m (Module) – 子模块本身;我们想要安装在当前模块中的实际对象

返回

子模块是否可以插入。为了

此方法返回 True,由 target 表示的链中的每个对象必须 a) 尚不存在,或 b) 引用 nn.Module(不是参数或其他属性)

返回类型

bool

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

property code: str

返回从此 GraphModule 的底层 Graph 生成的 Python 代码。

delete_all_unused_submodules()[source][source]

self 中删除所有未使用的子模块。

如果满足以下任一条件,则模块被认为是“已使用”:1. 它有已使用的子模块 2. 它的 forward 通过 call_module 节点直接调用 3. 它具有来自 get_attr 节点使用的非 Module 属性

可以调用此方法来清理 nn.Module,而无需手动对每个未使用的子模块调用 delete_submodule

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

delete_submodule(target)[source][source]

self 中删除给定的子模块。

如果 target 不是有效目标,则不会删除该模块。

参数

target (str) – 新子模块的完全限定字符串名称(有关如何指定完全限定字符串,请参见 nn.Module.get_submodule 中的示例。)

返回

目标字符串是否引用了我们想要删除的

子模块。返回值为 False 表示 target 不是对子模块的有效引用。

返回类型

bool

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

property graph: Graph

返回此 GraphModule 的底层 Graph

print_readable(print_output=True, include_stride=False, include_device=False, colored=False)[source][source]

返回为当前 GraphModule 及其子 GraphModules 生成的 Python 代码

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

recompile()[source][source]

从此 GraphModule 的 graph 属性重新编译它。这应在编辑包含的 graph 后调用,否则此 GraphModule 的生成代码将过期。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

PythonCode

to_folder(folder, module_name='FxModule')[source][source]
将模块转储到带有 module_namefolder,以便它可以

使用 from <folder> import <module_name> 导入

参数

folder (Union[str, os.PathLike]): 要将代码写入的文件夹

module_name (str): 在

写出代码时用于 Module 的顶级名称

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

class torch.fx.Graph(owning_module=None, tracer_cls=None, tracer_extras=None)[source][source]

Graph 是 FX 中间表示中使用的主要数据结构。它由一系列 Node 组成,每个 Node 代表调用点(或其他语法结构)。Node 列表共同构成了一个有效的 Python 函数。

例如,以下代码

import torch
import torch.fx


class MyModule(torch.nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.param = torch.nn.Parameter(torch.rand(3, 4))
        self.linear = torch.nn.Linear(4, 5)

    def forward(self, x):
        return torch.topk(
            torch.sum(self.linear(x + self.linear.weight).relu(), dim=-1), 3
        )


m = MyModule()
gm = torch.fx.symbolic_trace(m)

将生成以下 Graph

print(gm.graph)
graph(x):
    %linear_weight : [num_users=1] = self.linear.weight
    %add_1 : [num_users=1] = call_function[target=operator.add](args = (%x, %linear_weight), kwargs = {})
    %linear_1 : [num_users=1] = call_module[target=linear](args = (%add_1,), kwargs = {})
    %relu_1 : [num_users=1] = call_method[target=relu](args = (%linear_1,), kwargs = {})
    %sum_1 : [num_users=1] = call_function[target=torch.sum](args = (%relu_1,), kwargs = {dim: -1})
    %topk_1 : [num_users=1] = call_function[target=torch.topk](args = (%sum_1, 3), kwargs = {})
    return topk_1

有关 Graph 中表示的操作的语义,请参见 Node

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

__init__(owning_module=None, tracer_cls=None, tracer_extras=None)[source][source]

构造一个空 Graph。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

call_function(the_function, args=None, kwargs=None, type_expr=None)[source][source]

call_function Node 插入到 Graph 中。call_function 节点表示对 Python 可调用对象的调用,由 the_function 指定。

参数
  • the_function (Callable[..., Any]) – 要调用的函数。可以是任何 PyTorch 运算符、Python 函数或 builtinsoperator 命名空间的成员。

  • args (Optional[Tuple[Argument, ...]]) – 要传递给被调用函数的位置参数。

  • kwargs (Optional[Dict[str, Argument]]) – 要传递给被调用函数的关键字参数

  • type_expr (Optional[Any]) – 可选的类型注解,表示此节点的输出将具有的 Python 类型。

返回

新创建并插入的 call_function 节点。

返回类型

Node

注意

此方法的插入点和类型表达式规则与 Graph.create_node() 相同。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

call_method(method_name, args=None, kwargs=None, type_expr=None)[source][source]

call_method Node 插入到 Graph 中。call_method 节点表示对 args 的第 0 个元素调用给定的方法。

参数
  • method_name (str) – 要应用于 self 参数的方法名称。例如,如果 args[0] 是表示 TensorNode,那么要对该 Tensor 调用 relu(),请将 relu 传递给 method_name

  • args (Optional[Tuple[Argument, ...]]) – 要传递给被调用方法的位置参数。请注意,这应该包含 self 参数。

  • kwargs (Optional[Dict[str, Argument]]) – 要传递给被调用方法的关键字参数

  • type_expr (Optional[Any]) – 可选的类型注解,表示此节点的输出将具有的 Python 类型。

返回

新创建并插入的 call_method 节点。

返回类型

Node

注意

此方法的插入点和类型表达式规则与 Graph.create_node() 相同。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

call_module(module_name, args=None, kwargs=None, type_expr=None)[source][source]

call_module Node 插入到 Graph 中。call_module 节点表示对 Module 层次结构中 Module 的 forward() 函数的调用。

参数
  • module_name (str) – 要调用的 ModuleModule 层次结构中的限定名称。例如,如果跟踪的 Module 有一个名为 foo 的子模块,而 foo 又有一个名为 bar 的子模块,则应将限定名称 foo.bar 作为 module_name 传递以调用该模块。

  • args (Optional[Tuple[Argument, ...]]) – 要传递给被调用方法的位置参数。请注意,这不应包含 self 参数。

  • kwargs (Optional[Dict[str, Argument]]) – 要传递给被调用方法的关键字参数

  • type_expr (Optional[Any]) – 可选的类型注解,表示此节点的输出将具有的 Python 类型。

返回

新创建并插入的 call_module 节点。

返回类型

Node

注意

此方法的插入点和类型表达式规则与 Graph.create_node() 相同。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

create_node(op, target, args=None, kwargs=None, name=None, type_expr=None)[source][source]

在当前插入点创建一个 Node 并将其添加到 Graph 中。请注意,当前插入点可以通过 Graph.inserting_before()Graph.inserting_after() 进行设置。

参数
  • op (str) – 此 Node 的操作码。可以是 ‘call_function’、‘call_method’、‘get_attr’、‘call_module’、‘placeholder’ 或 ‘output’ 之一。这些操作码的语义在 Graph 文档字符串中描述。

  • args (Optional[Tuple[Argument, ...]]) – 是此节点的参数元组。

  • kwargs (Optional[Dict[str, Argument]]) – 此节点的 kwargs

  • name (Optional[str]) – Node 的可选字符串名称。这将影响在生成的 Python 代码中分配的值的名称。

  • type_expr (Optional[Any]) – 可选的类型注解,表示此节点的输出将具有的 Python 类型。

返回

新创建并插入的节点。

返回类型

Node

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

eliminate_dead_code(is_impure_node=None)[source][source]

根据每个节点的用户数量以及节点是否具有任何副作用,从图中删除所有死代码。在调用之前,图必须进行拓扑排序。

参数
  • is_impure_node (Optional[Callable[[Node], bool]]) – 返回一个函数,用于判断

  • None (节点是否是不纯的。如果为) –

  • to (则默认行为是) –

  • Node.is_impure。 (使用) –

返回

图是否因该过程而发生更改。

返回类型

bool

示例

在消除死代码之前,下面 a = x + 1 中的 a 没有用户,因此可以从图中消除,而不会产生影响。

def forward(self, x):
    a = x + 1
    return x + self.attr_1

在消除死代码之后,a = x + 1 已被删除,forward 的其余部分仍然保留。

def forward(self, x):
    return x + self.attr_1

警告

死代码消除具有一些启发式方法来避免删除有副作用的节点(请参阅 Node.is_impure),但总的来说,覆盖率非常差,因此您应该假设除非您知道您的 FX 图完全由功能性操作组成,或者您提供自己的自定义函数来检测有副作用的节点,否则此方法调用是不健全的。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

erase_node(to_erase)[source][source]

Graph 中擦除 Node。如果 Graph 中仍然有该节点的用户,则抛出异常。

参数

to_erase (Node) – 要从 Graph 中擦除的 Node

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

find_nodes(*, op, target=None, sort=True)[source][source]

允许快速查询节点

参数
  • op (str) – 操作的名称

  • target (Optional[Target]) – 节点的target。对于 call_function,target 是必需的。对于其他操作,target 是可选的。

  • sort (bool) – 是否按节点在图上出现的顺序返回节点。

返回

具有请求的操作码和目标的节点的可迭代对象。

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

get_attr(qualified_name, type_expr=None)[source][source]

get_attr 节点插入到 Graph 中。get_attr Node 表示从 Module 层次结构中获取属性。

参数
  • qualified_name (str) – 要检索的属性的完全限定名称。例如,如果跟踪的 Module 有一个名为 foo 的子模块,而 foo 又有一个名为 bar 的子模块,而 bar 又有一个名为 baz 的属性,则应将限定名称 foo.bar.baz 作为 qualified_name 传递。

  • type_expr (Optional[Any]) – 可选的类型注解,表示此节点的输出将具有的 Python 类型。

返回

新创建并插入的 get_attr 节点。

返回类型

Node

注意

此方法的插入点和类型表达式规则与 Graph.create_node 相同。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

graph_copy(g, val_map, return_output_node=False)[source][source]

将给定图中的所有节点复制到 self 中。

参数
  • g (Graph) – 要从中复制节点的源图。

  • val_map (Dict[Node, Node]) – 一个字典,将使用从 g 中的节点到 self 中的节点的映射来填充。请注意,可以传入已包含值的 val_map 以覆盖某些值的复制。

返回

如果 g 具有 output 节点,则 self 中现在等效于 g 中输出值的 value。否则为 None

返回类型

Optional[Union[Tuple[Optional[Union[Tuple[Argument, …], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]], …], Sequence[Optional[Union[Tuple[Argument, …], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]], Mapping[str, Optional[Union[Tuple[Argument, …], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

inserting_after(n=None)[source][source]
设置 create_node 和配套方法将节点插入到图中的位置。

当在 ‘with’ 语句中使用时,这将临时设置插入点,并在 with 语句退出时恢复它

with g.inserting_after(n):
    ...  # inserting after node n
...  # insert point restored to what it was previously
g.inserting_after(n)  #  set the insert point permanently

参数

n (Optional[Node]): 要在其后插入的节点。如果为 None,则将在

整个图的开头之后插入。

返回

一个资源管理器,它将在 __exit__ 时恢复插入点。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

inserting_before(n=None)[source][source]
设置 create_node 和配套方法将节点插入到图中的位置。

当在 ‘with’ 语句中使用时,这将临时设置插入点,并在 with 语句退出时恢复它

with g.inserting_before(n):
    ...  # inserting before node n
...  # insert point restored to what it was previously
g.inserting_before(n)  #  set the insert point permanently

参数

n (Optional[Node]): 要在其之前插入的节点。如果为 None,则将在

整个图的开头之后插入。

返回

一个资源管理器,它将在 __exit__ 时恢复插入点。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

lint()[source][source]

对此图运行各种检查,以确保其格式良好。特别是: - 检查节点是否具有正确的所有权(归此图所有) - 检查节点是否以拓扑顺序出现 - 如果此图具有所有者 GraphModule,则检查目标是否存在于该 GraphModule 中

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

node_copy(node, arg_transform=<function Graph.<lambda>>)[source][source]

将节点从一个图复制到另一个图。arg_transform 需要将参数从节点的图转换为 self 的图。示例

# Copying all the nodes in `g` into `new_graph`
g: torch.fx.Graph = ...
new_graph = torch.fx.graph()
value_remap = {}
for node in g.nodes:
    value_remap[node] = new_graph.node_copy(node, lambda n: value_remap[n])
参数
  • node (Node) – 要复制到 self 中的节点。

  • arg_transform (Callable[[Node], Argument]) – 一个函数,用于将节点的 argskwargs 中的 Node 参数转换为 self 中的等效参数。在最简单的情况下,这应该从将原始图中的节点映射到 self 的表中检索一个值。

返回类型

Node

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

property nodes: _node_list

获取构成此图的节点列表。

请注意,此 Node 列表表示形式是一个双向链表。迭代期间的突变(例如,删除节点、添加节点)是安全的。

返回

节点的双向链表。请注意,可以对此列表调用 reversed 以切换迭代顺序。

on_generate_code(make_transformer)[source][source]

在生成 python 代码时注册一个转换器函数

参数
make_transformer (Callable[[Optional[TransformCodeFunc]], TransformCodeFunc])

一个返回要注册的代码转换器的函数。此函数由 on_generate_code 调用以获取代码转换器。

此函数还会将其当前注册的代码转换器(如果没有注册任何内容,则为 None)作为输入给出,以防不希望覆盖它。这对于将代码转换器链接在一起很有用。

返回

一个上下文管理器,当在 with 语句中使用时,会自动恢复先前注册的代码转换器。

示例

gm: fx.GraphModule = ...


# This is a code transformer we want to register. This code
# transformer prepends a pdb import and trace statement at the very
# beginning of the generated torch.fx code to allow for manual
# debugging with the PDB library.
def insert_pdb(body):
    return ["import pdb; pdb.set_trace()\n", *body]


# Registers `insert_pdb`, and overwrites the current registered
# code transformer (given by `_` to the lambda):
gm.graph.on_generate_code(lambda _: insert_pdb)

# Or alternatively, registers a code transformer which first
# runs `body` through existing registered transformer, then
# through `insert_pdb`:
gm.graph.on_generate_code(
    lambda current_trans: (
        lambda body: insert_pdb(current_trans(body) if current_trans else body)
    )
)

gm.recompile()
gm(*inputs)  # drops into pdb

此函数也可以用作上下文管理器,其优点是可以自动恢复先前注册的代码转换器

# ... continue from previous example

with gm.graph.on_generate_code(lambda _: insert_pdb):
    # do more stuff with `gm`...
    gm.recompile()
    gm(*inputs)  # drops into pdb

# now previous code transformer is restored (but `gm`'s code with pdb
# remains - that means you can run `gm` with pdb here too, until you
# run next `recompile()`).

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

output(result, type_expr=None)[source][source]

将一个 output Node 节点插入到 Graph 中。 output 节点表示 Python 代码中的 return 语句。 result 是应该返回的值。

参数
  • result (Argument) – 要返回的值。

  • type_expr (Optional[Any]) – 可选的类型注解,表示此节点的输出将具有的 Python 类型。

注意

此方法的插入点和类型表达式规则与 Graph.create_node 相同。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

output_node()[source][source]

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

返回类型

Node

placeholder(name, type_expr=None, default_value)[source][source]

将一个 placeholder 节点插入到 Graph 中。 placeholder 表示函数输入。

参数
  • name (str) – 输入值的名称。这对应于此 Graph 所表示的函数的位置参数的名称。

  • type_expr (Optional[Any]) – 可选的类型注解,表示此节点的输出将具有的 Python 类型。在某些情况下,这对于正确的代码生成是必需的(例如,当函数随后在 TorchScript 编译中使用时)。

  • default_value (Any) – 此函数参数应采用的默认值。注意:为了允许 None 作为默认值,应将 inspect.Signature.empty 作为此参数传递,以指定参数_不_具有默认值。

返回类型

Node

注意

此方法的插入点和类型表达式规则与 Graph.create_node 相同。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

print_tabular()[source][source]

以表格格式打印图的中间表示。请注意,此 API 需要安装 tabulate 模块。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

process_inputs(*args)[source][source]

处理 args,以便可以将它们传递给 FX 图。

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

process_outputs(out)[source][source]

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

python_code(root_module, *, verbose=False, include_stride=False, include_device=False, colored=False)[source][source]

将此 Graph 转换为有效的 Python 代码。

参数

root_module (str) – 在其上查找限定名称目标的根模块的名称。这通常是 ‘self’。

返回

src:表示对象的 Python 源代码 globals:src 中全局名称的字典 -> 它们引用的对象。

返回类型

一个 PythonCode 对象,由两个字段组成

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

set_codegen(codegen)[source][source]

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

class torch.fx.Node(graph, name, op, target, args, kwargs, return_type=None)[source][source]

Node 是表示 Graph 中各个操作的数据结构。在大多数情况下,Node 表示对各种实体的调用点,例如运算符、方法和模块(一些例外包括指定函数输入和输出的节点)。每个 Node 都有一个由其 op 属性指定的函数。 op 的每个值的 Node 语义如下

  • placeholder 表示函数输入。 name 属性指定此值将采用的名称。 target 类似地是参数的名称。 args 要么包含:1) 什么都没有,要么 2) 一个表示函数输入的默认参数的单个参数。 kwargs 是无关紧要的。占位符对应于图打印输出中的函数参数(例如, x )。

  • get_attr 从模块层次结构中检索参数。 name 类似地是获取结果分配到的名称。 target 是模块层次结构中参数位置的完全限定名称。 argskwargs 是无关紧要的

  • call_function 将自由函数应用于某些值。 name 类似地是要分配给的值的名称。 target 是要应用的函数。 argskwargs 表示函数的参数,遵循 Python 调用约定

  • call_module 将模块层次结构中的模块的 forward() 方法应用于给定的参数。 name 与之前相同。 target 是要调用的模块在模块层次结构中的完全限定名称。 argskwargs 表示调用模块的参数,不包括 self 参数

  • call_method 在值上调用方法。 name 是相似的。 target 是要应用于 self 参数的方法的字符串名称。 argskwargs 表示调用模块的参数,包括 self 参数

  • output 在其 args[0] 属性中包含跟踪函数的输出。这对应于图打印输出中的“return”语句。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

property all_input_nodes: List[Node]

返回作为此 Node 输入的所有 Node。这等效于迭代 argskwargs ,并且仅收集作为 Node 的值。

返回

出现在此 Nodeargskwargs 中的 Nodes 列表,按该顺序排列。

append(x)[source][source]

在此节点的图节点列表中插入 x 。等效于 self.next.prepend(x)

参数

x (Node) – 要放在此节点之后的节点。必须是同一图的成员。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

property args: Tuple[Optional[Union[Tuple[Argument, ...], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]], ...], Sequence[Optional[Union[Tuple[Argument, ...], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]], Mapping[str, Optional[Union[Tuple[Argument, ...], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]], ...]

Node 的参数元组。参数的解释取决于节点的 opcode。有关更多信息,请参见 Node 文档字符串。

允许为此属性赋值。所有用途和用户的帐户都会在赋值时自动更新。

format_node(placeholder_names=None, maybe_return_typename=None)[source][source]

返回 self 的描述性字符串表示形式。

此方法可以在不带参数的情况下用作调试实用程序。

此函数也在 Graph__str__ 方法中内部使用。 placeholder_namesmaybe_return_typename 中的字符串共同构成了此 Graph 的周围 GraphModule 中自动生成的 forward 函数的签名。否则不应使用 placeholder_namesmaybe_return_typename

参数
  • placeholder_names (Optional[List[str]]) – 将存储表示生成的 forward 函数中占位符的格式化字符串的列表。仅供内部使用。

  • maybe_return_typename (Optional[List[str]]) – 将存储表示生成的 forward 函数输出的格式化字符串的单元素列表。仅供内部使用。

返回

如果 1) 我们将 format_node 用作内部助手

Graph__str__ 方法中,以及 2) self 是占位符 Node,则返回 None 。否则,返回当前 Node 的描述性字符串表示形式。

返回类型

str

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

insert_arg(idx, arg)[source][source]

将一个位置参数插入到具有给定索引的参数列表中。

参数
  • idx (int) – 要在其之前插入元素的 self.args 中的元素的索引。

  • arg (Argument) – 要插入到 args 中的新参数值

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

is_impure()[source][source]

返回此操作是否为不纯的,即,如果其 op 是占位符或输出,或者如果是不纯的 call_function 或 call_module。

返回

操作是否为不纯。

返回类型

bool

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

property kwargs: Dict[str, Optional[Union[Tuple[Optional[Union[Tuple[Argument, ...], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]], ...], Sequence[Optional[Union[Tuple[Argument, ...], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]]

Node 的关键字参数字典。参数的解释取决于节点的 opcode。 有关更多信息,请参阅 Node 文档字符串。

允许为此属性赋值。所有用途和用户的帐户都会在赋值时自动更新。

property next: Node

返回 Nodes 链表中的下一个 Node

返回

Nodes 链表中的下一个 Node

normalized_arguments(root, arg_types=None, kwarg_types=None, normalize_to_only_use_kwargs=False)[source][source]

返回 Python 目标的规范化参数。这意味着 args/kwargs 将与模块/函数的签名匹配,并且如果 normalize_to_only_use_kwargs 为 true,则仅按位置顺序返回 kwargs。 还会填充默认值。不支持仅位置参数或可变参数。

支持模块调用。

可能需要 arg_typeskwarg_types 以消除重载歧义。

参数
  • root (torch.nn.Module) – 用于解析模块目标的模块。

  • arg_types (Optional[Tuple[Any]]) – args 的参数类型元组

  • kwarg_types (Optional[Dict[str, Any]]) – kwargs 的参数类型字典

  • normalize_to_only_use_kwargs (bool) – 是否规范化为仅使用 kwargs。

返回

返回 NamedTuple ArgsKwargsPair,如果失败则返回 None

返回类型

Optional[ArgsKwargsPair]

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

prepend(x)[source][source]

在此节点之前的图节点列表中插入 x。 示例

Before: p -> self
        bx -> x -> ax
After:  p -> x -> self
        bx -> ax
参数

x (Node) – 要放在此节点之前的节点。 必须是同一图的成员。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

property prev: Node

返回 Nodes 链表中的上一个 Node

返回

Nodes 链表中的上一个 Node

replace_all_uses_with(replace_with, delete_user_cb=<function Node.<lambda>>, *, propagate_meta=False)[source][source]

将 Graph 中所有使用 self 的地方替换为 Node replace_with

参数
  • replace_with (Node) – 用于替换所有使用 self 的节点。

  • delete_user_cb (Callable) – 调用以确定是否应删除 self 节点的给定用户的回调。

  • propagate_meta (bool) – 是否将原始节点的 .meta 字段上的所有属性复制到替换节点。 为了安全起见,只有当替换节点尚不具有现有的 .meta 字段时,此操作才有效。

返回

进行了此更改的节点列表。

返回类型

List[Node]

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

replace_input_with(old_input, new_input)[source][source]

循环遍历 self 的输入节点,并将所有 old_input 实例替换为 new_input

参数
  • old_input (Node) – 要替换的旧输入节点。

  • new_input (Node) – 用于替换 old_input 的新输入节点。

注意

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property stack_trace: Optional[str]

返回在追踪期间记录的 Python 堆栈追踪(如果有)。 当使用 fx.Tracer 追踪时,此属性通常由 Tracer.create_proxy 填充。 要在追踪期间记录堆栈追踪以进行调试,请在 Tracer 实例上设置 record_stack_traces = True。 当使用 dynamo 追踪时,默认情况下此属性将由 OutputGraph.create_proxy 填充。

stack_trace 将在字符串末尾包含最内层帧。

update_arg(idx, arg)[source][source]

更新现有的位置参数以包含新值 arg。 调用后,self.args[idx] == arg

参数
  • idx (int) – 要更新的元素在 self.args 中的索引

  • arg (Argument) – 要写入 args 的新参数值

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

update_kwarg(key, arg)[source][source]

更新现有的关键字参数以包含新值 arg。 调用后,self.kwargs[key] == arg

参数
  • key (str) – 要更新的元素在 self.kwargs 中的键

  • arg (Argument) – 要写入 kwargs 的新参数值

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

class torch.fx.Tracer(autowrap_modules=(math,), autowrap_functions=())[source][source]

Tracer 类实现了 torch.fx.symbolic_trace 的符号追踪功能。 调用 symbolic_trace(m) 等效于 Tracer().trace(m)

Tracer 可以被子类化以覆盖追踪过程的各种行为。 可以被覆盖的不同行为在此类的方法的文档字符串中描述。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

call_module(m, forward, args, kwargs)[source][source]

此方法指定 Tracer 在遇到对 nn.Module 实例的调用时的行为。

默认情况下,行为是通过 is_leaf_module 检查被调用的模块是否是叶模块。 如果是,则发出引用 Graphmcall_module 节点。 否则,正常调用 Module,追踪其 forward 函数中的操作。

可以覆盖此方法,例如,创建嵌套的追踪 GraphModule,或在跨 Module 边界进行追踪时所需的任何其他行为。

参数
  • m (Module) – 正在为其发出调用的模块

  • forward (Callable) – 要调用的 Module 的 forward() 方法

  • args (Tuple) – 模块调用点的 args

  • kwargs (Dict) – module callsite 的 kwargs

返回

模块调用的返回值。如果发出 call_module 节点,则这是一个 Proxy 值。否则,它是从 Module 调用返回的任何值。

返回类型

Any

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

create_arg(a)[source][source]

一种指定在准备用作 Graph 中节点的参数的值时,跟踪行为的方法。

默认行为包括

  1. 迭代遍历集合类型(例如 tuple、list、dict)并在元素上递归调用 create_args

  2. 给定一个 Proxy 对象,返回对底层 IR Node 的引用

  3. 给定一个非 Proxy Tensor 对象,为各种情况发出 IR

    • 对于 Parameter,发出引用该 Parameter 的 get_attr 节点

    • 对于非 Parameter Tensor,将 Tensor 存储在一个引用该属性的特殊属性中。

可以重写此方法以支持更多类型。

参数

a (Any) – 要作为 Graph 中的 Argument 发出的值。

返回

转换为适当 Argument 的值 a

返回类型

Argument

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

create_args_for_root(root_fn, is_module, concrete_args=None)[source][source]

创建与 root Module 的签名相对应的 placeholder 节点。此方法内省 root 的签名并相应地发出这些节点,还支持 *args**kwargs

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

create_node(kind, target, args, kwargs, name=None, type_expr=None)[source]

插入一个图节点,给定 target、args、kwargs 和 name。

可以重写此方法以执行额外的检查、验证或修改节点创建中使用的值。例如,可能希望禁止记录原地操作。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

Node

create_proxy(kind, target, args, kwargs, name=None, type_expr=None, proxy_factory_fn=None)[source]

从给定的参数创建一个 Node,然后返回包装在 Proxy 对象中的 Node。

如果 kind = ‘placeholder’,那么我们正在创建一个 Node,它表示函数的参数。如果我们需要编码默认参数,我们使用 args 元组。对于 placeholder 节点,args 在其他情况下为空。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

get_fresh_qualname(prefix)[source][source]

获取前缀的新名称并返回它。此函数确保它不会与图上的现有属性冲突。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

str

getattr(attr, attr_val, parameter_proxy_cache)[source][source]

指定当我们对 nn.Module 实例的调用调用 getattr 时,此 Tracer 的行为的方法。

默认情况下,行为是返回属性的 proxy 值。它还将 proxy 值存储在 parameter_proxy_cache 中,以便将来的调用将重用 proxy 而不是创建新的 proxy。

可以重写此方法,例如,在查询参数时不返回 proxy。

参数
  • attr (str) – 正在查询的属性的名称

  • attr_val (Any) – 属性的值

  • parameter_proxy_cache (Dict[str, Any]) – 属性名称到 proxy 的缓存

返回

getattr 调用的返回值。

警告

此 API 是实验性的,并且向后兼容。

is_leaf_module(m, module_qualified_name)[source][source]

一种指定给定 nn.Module 是否为“叶”模块的方法。

叶模块是出现在 IR 中的原子单元,由 call_module 调用引用。默认情况下,PyTorch 标准库命名空间 (torch.nn) 中的模块是叶模块。所有其他模块都将被跟踪,并且它们的组成操作将被记录,除非通过此参数另行指定。

参数
  • m (Module) – 正在查询的模块

  • module_qualified_name (str) – 此模块根的路径。例如,如果您有一个模块层次结构,其中子模块 foo 包含子模块 bar,而 bar 又包含子模块 baz,则该模块将在此处以限定名 foo.bar.baz 显示。

返回类型

bool

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

iter(obj)[source]
当 proxy 对象被迭代时调用,例如

在控制流中使用时。通常我们不知道该怎么做,因为我们不知道 proxy 的值,但是自定义 tracer 可以使用 create_node 将更多信息附加到图节点,并且可以选择返回迭代器。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

Iterator

keys(obj)[source]
当 proxy 对象调用 keys() 方法时调用。

这就是在 proxy 上调用 ** 时发生的情况。如果 ** 应该在您的自定义 tracer 中工作,则这应该返回一个迭代器。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

Any

path_of_module(mod)[source][source]

帮助程序方法,用于查找 root 的 Module 层次结构中 mod 的限定名称。例如,如果 root 具有名为 foo 的子模块,该子模块具有名为 bar 的子模块,则将 bar 传递到此函数将返回字符串“foo.bar”。

参数

mod (str) – 要检索限定名的 Module

返回类型

str

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

proxy(node)[source]

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

Proxy

to_bool(obj)[source]
当 proxy 对象转换为布尔值时调用,例如

在控制流中使用时。通常我们不知道该怎么做,因为我们不知道 proxy 的值,但是自定义 tracer 可以使用 create_node 将更多信息附加到图节点,并且可以选择返回值。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

bool

trace(root, concrete_args=None)[source][source]

跟踪 root 并返回相应的 FX Graph 表示。root 可以是 nn.Module 实例或 Python 可调用对象。

请注意,在此调用之后,self.root 可能与此处传入的 root 不同。例如,当自由函数传递给 trace() 时,我们将创建一个 nn.Module 实例用作根,并将嵌入式常量添加到其中。

参数
  • root (Union[Module, Callable]) – 要跟踪的 Module 或函数。保证此参数的向后兼容性。

  • concrete_args (Optional[Dict[str, any]]) – 不应被视为 Proxy 的具体参数。此参数是实验性的,其向后兼容性保证。

返回

表示传入 root 的语义的 Graph

返回类型

Graph

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

class torch.fx.Proxy(node, tracer=None)[source][source]

Proxy 对象是 Node 包装器,它们在符号跟踪期间流经程序,并将它们触及的所有操作(torch 函数调用、方法调用、运算符)记录到不断增长的 FX Graph 中。

如果您正在进行图转换,您可以将您自己的 Proxy 方法包装在原始 Node 周围,以便您可以使用重载运算符将其他内容添加到 Graph

Proxy 对象无法迭代。换句话说,如果 Proxy 在循环中或用作 *args/**kwargs 函数参数,则符号跟踪器将抛出错误。

有两种主要的解决方法:1. 将不可跟踪的逻辑分解为顶层函数,并在其上使用 fx.wrap。2. 如果控制流是静态的(即循环次数基于某些超参数),则代码可以保留在其原始位置并重构为类似

for i in range(self.some_hyperparameter):
    indexed_item = proxied_value[i]

有关 Proxy 内部结构的更详细描述,请查看 torch/fx/README.md 中的“Proxy”部分

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

class torch.fx.Interpreter(module, garbage_collect_values=True, graph=None)[source][source]

Interpreter 逐节点执行 FX 图。这种模式对于许多事情都很有用,包括编写代码转换以及分析过程。

可以重写 Interpreter 类中的方法以自定义执行行为。按调用层次结构排列的可重写方法映射

run()
    +-- run_node
        +-- placeholder()
        +-- get_attr()
        +-- call_function()
        +-- call_method()
        +-- call_module()
        +-- output()

示例

假设我们要将所有 torch.neg 实例与 torch.sigmoid 互换(包括它们的 Tensor 方法等效项)。我们可以像这样子类化 Interpreter

class NegSigmSwapInterpreter(Interpreter):
    def call_function(self, target: Target, args: Tuple, kwargs: Dict) -> Any:
        if target == torch.sigmoid:
            return torch.neg(*args, **kwargs)
        return super().call_function(target, args, kwargs)

    def call_method(self, target: Target, args: Tuple, kwargs: Dict) -> Any:
        if target == "neg":
            call_self, *args_tail = args
            return call_self.sigmoid(*args_tail, **kwargs)
        return super().call_method(target, args, kwargs)


def fn(x):
    return torch.sigmoid(x).neg()


gm = torch.fx.symbolic_trace(fn)
input = torch.randn(3, 4)
result = NegSigmSwapInterpreter(gm).run(input)
torch.testing.assert_close(result, torch.neg(input).sigmoid())
参数
  • module (torch.nn.Module) – 要执行的模块

  • garbage_collect_values (bool) – 是否在模块执行中最后一次使用值后删除它们。这确保了执行期间的最佳内存使用率。可以禁用此功能,例如,通过查看 Interpreter.env 属性来检查执行中的所有中间值。

  • graph (Optional[Graph]) – 如果传递,解释器将执行此图而不是 module.graph,并使用提供的 module 参数来满足对状态的任何请求。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

boxed_run(args_list)[source][source]

通过解释运行 module 并返回结果。这使用“boxed”调用约定,您在其中传递参数列表,该列表将由解释器清除。这确保了及时释放输入张量。

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

call_function(target, args, kwargs)[source][source]

执行 call_function 节点并返回结果。

参数
  • target (Target) – 此节点的调用目标。有关语义的详细信息,请参见 Node

  • args (Tuple) – 此调用的位置参数元组

  • kwargs (Dict) – 此调用的关键字参数字典

返回类型

Any

Return

Any: 函数调用返回的值

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

call_method(target, args, kwargs)[source][source]

执行 call_method 节点并返回结果。

参数
  • target (Target) – 此节点的调用目标。有关语义的详细信息,请参见 Node

  • args (Tuple) – 此调用的位置参数元组

  • kwargs (Dict) – 此调用的关键字参数字典

返回类型

Any

Return

Any: 方法调用返回的值

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

call_module(target, args, kwargs)[source][source]

执行 call_module 节点并返回结果。

参数
  • target (Target) – 此节点的调用目标。有关语义的详细信息,请参见 Node

  • args (Tuple) – 此调用的位置参数元组

  • kwargs (Dict) – 此调用的关键字参数字典

返回类型

Any

Return

Any: 模块调用返回的值

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

fetch_args_kwargs_from_env(n)[source][source]

从当前执行环境中获取节点 nargskwargs 的具体值。

参数

n (Node) – 应从中获取 argskwargs 的节点。

返回

nargskwargs 的具体值。

返回类型

Tuple[Tuple, Dict]

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

fetch_attr(target)[source][source]

self.moduleModule 层次结构中获取属性。

参数

target (str) – 要获取的属性的完全限定名称

返回

属性的值。

返回类型

Any

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

get_attr(target, args, kwargs)[source][source]

执行 get_attr 节点。将从 self.moduleModule 层次结构中检索属性值。

参数
  • target (Target) – 此节点的调用目标。有关语义的详细信息,请参见 Node

  • args (Tuple) – 此调用的位置参数元组

  • kwargs (Dict) – 此调用的关键字参数字典

返回

检索到的属性的值

返回类型

Any

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

map_nodes_to_values(args, n)[source][source]

递归下降遍历 args,并在当前执行环境中查找每个 Node 的具体值。

参数
  • args (Argument) – 在其中查找具体值的数据结构

  • n (Node) – args 所属的节点。这仅用于错误报告。

返回类型

Optional[Union[Tuple[Optional[Union[Tuple[Argument, …], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]], …], Sequence[Optional[Union[Tuple[Argument, …], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]], Mapping[str, Optional[Union[Tuple[Argument, …], Sequence[Argument], Mapping[str, Argument], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]], slice, range, Node, str, int, float, bool, complex, dtype, Tensor, device, memory_format, layout, OpOverload, SymInt, SymBool, SymFloat]]

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

output(target, args, kwargs)[source][source]

执行 output 节点。这实际上只是检索由 output 节点引用的值并返回它。

参数
  • target (Target) – 此节点的调用目标。有关语义的详细信息,请参见 Node

  • args (Tuple) – 此调用的位置参数元组

  • kwargs (Dict) – 此调用的关键字参数字典

返回

输出节点引用的返回值

返回类型

Any

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

placeholder(target, args, kwargs)[source][source]

执行 placeholder 节点。请注意,这是有状态的:Interpreter 维护一个内部迭代器,用于迭代传递给 run 的参数,并且此方法返回该迭代器的 next()。

参数
  • target (Target) – 此节点的调用目标。有关语义的详细信息,请参见 Node

  • args (Tuple) – 此调用的位置参数元组

  • kwargs (Dict) – 此调用的关键字参数字典

返回

检索到的参数值。

返回类型

Any

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

run(*args, initial_env=None, enable_io_processing=True)[source][source]

通过解释运行 module 并返回结果。

参数
  • *args – 要运行的 Module 的参数,按位置顺序排列

  • initial_env (Optional[Dict[Node, Any]]) – 执行的可选起始环境。这是一个将 Node 映射到任何值的字典。例如,这可以用于预先填充某些 Node 的结果,以便仅在解释器中进行部分评估。

  • enable_io_processing (bool) – 如果为 true,我们会在首先使用图形的 process_inputs 和 process_outputs 函数处理输入和输出。

返回

从执行 Module 返回的值

返回类型

Any

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

run_node(n)[source][source]

运行特定的节点 n 并返回结果。根据 node.op 调用 placeholder、get_attr、call_function、call_method、call_module 或 output

参数

n (Node) – 要执行的 Node

返回

执行 n 的结果

返回类型

Any

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

class torch.fx.Transformer(module)[source][source]

Transformer 是一种特殊的解释器,它生成一个新的 Module。它公开了一个 transform() 方法,该方法返回转换后的 ModuleTransformer 不需要像 Interpreter 那样运行参数。Transformer 完全以符号方式工作。

示例

假设我们要将所有 torch.neg 实例与 torch.sigmoid 互换(包括它们的 Tensor 方法等效项)。我们可以像这样子类化 Transformer

class NegSigmSwapXformer(Transformer):
    def call_function(
        self, target: "Target", args: Tuple[Argument, ...], kwargs: Dict[str, Any]
    ) -> Any:
        if target == torch.sigmoid:
            return torch.neg(*args, **kwargs)
        return super().call_function(target, args, kwargs)

    def call_method(
        self, target: "Target", args: Tuple[Argument, ...], kwargs: Dict[str, Any]
    ) -> Any:
        if target == "neg":
            call_self, *args_tail = args
            return call_self.sigmoid(*args_tail, **kwargs)
        return super().call_method(target, args, kwargs)


def fn(x):
    return torch.sigmoid(x).neg()


gm = torch.fx.symbolic_trace(fn)

transformed: torch.nn.Module = NegSigmSwapXformer(gm).transform()
input = torch.randn(3, 4)
torch.testing.assert_close(transformed(input), torch.neg(input).sigmoid())
参数

module (GraphModule) – 要转换的 Module

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

call_function(target, args, kwargs)[source][source]

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

Any

call_module(target, args, kwargs)[source][source]

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

Any

get_attr(target, args, kwargs)[source][source]

执行一个 get_attr 节点。在 Transformer 中,此方法被重写以在输出图中插入一个新的 get_attr 节点。

参数
  • target (Target) – 此节点的调用目标。有关语义的详细信息,请参见 Node

  • args (Tuple) – 此调用的位置参数元组

  • kwargs (Dict) – 此调用的关键字参数字典

返回类型

Proxy

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

placeholder(target, args, kwargs)[source][source]

执行一个 placeholder 节点。在 Transformer 中,此方法被重写以在输出图中插入一个新的 placeholder

参数
  • target (Target) – 此节点的调用目标。有关语义的详细信息,请参见 Node

  • args (Tuple) – 此调用的位置参数元组

  • kwargs (Dict) – 此调用的关键字参数字典

返回类型

Proxy

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

transform()[source][source]

转换 self.module 并返回转换后的 GraphModule

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

返回类型

GraphModule

torch.fx.replace_pattern(gm, pattern, replacement)[source][source]

匹配 GraphModule (gm) 的 Graph 中所有可能的非重叠运算符及其数据依赖项集合(pattern),然后将每个匹配的子图替换为另一个子图 (replacement)。

参数
返回

表示原始图中 pattern 匹配位置的 Match 对象列表。如果没有匹配项,则列表为空。Match 定义为

class Match(NamedTuple):
    # Node from which the match was found
    anchor: Node
    # Maps nodes in the pattern subgraph to nodes in the larger graph
    nodes_map: Dict[Node, Node]

返回类型

List[Match]

示例

import torch
from torch.fx import symbolic_trace, subgraph_rewriter


class M(torch.nn.Module):
    def __init__(self) -> None:
        super().__init__()

    def forward(self, x, w1, w2):
        m1 = torch.cat([w1, w2]).sum()
        m2 = torch.cat([w1, w2]).sum()
        return x + torch.max(m1) + torch.max(m2)


def pattern(w1, w2):
    return torch.cat([w1, w2]).sum()


def replacement(w1, w2):
    return torch.stack([w1, w2])


traced_module = symbolic_trace(M())

subgraph_rewriter.replace_pattern(traced_module, pattern, replacement)

以上代码将首先在 traced_moduleforward 方法中匹配 pattern。模式匹配基于 use-def 关系,而不是节点名称。例如,如果在 pattern 中有 p = torch.cat([a, b]),则可以在原始 forward 函数中匹配 m = torch.cat([a, b]),即使变量名称不同(pm)。

pattern 中的 return 语句仅基于其值进行匹配;它可能匹配也可能不匹配到较大图中的 return 语句。换句话说,模式不必扩展到较大图的末尾。

当模式匹配时,它将从较大的函数中删除,并替换为 replacement。如果较大的函数中有多个 pattern 匹配项,则每个非重叠匹配项都将被替换。在匹配重叠的情况下,将替换重叠匹配项集中首先找到的匹配项。(“首先”在此处定义为节点 use-def 关系拓扑排序中的第一个。在大多数情况下,第一个 Node 是直接出现在 self 之后的参数,而最后一个 Node 是函数返回的任何内容。)

需要注意的一个重要事项是,pattern Callable 的参数必须在 Callable 本身中使用,并且 replacement Callable 的参数必须与模式匹配。第一个规则解释了为什么在上面的代码块中,forward 函数具有参数 x、w1、w2,但 pattern 函数仅具有参数 w1、w2pattern 不使用 x,因此不应将 x 指定为参数。作为第二个规则的示例,考虑替换

def pattern(x, y):
    return torch.neg(x) + torch.relu(y)

使用

def replacement(x, y):
    return torch.relu(x)

在这种情况下,即使参数 yreplacement 中未使用,replacement 也需要与 pattern 相同数量的参数(xy)。

调用 subgraph_rewriter.replace_pattern 后,生成的 Python 代码如下所示

def forward(self, x, w1, w2):
    stack_1 = torch.stack([w1, w2])
    sum_1 = stack_1.sum()
    stack_2 = torch.stack([w1, w2])
    sum_2 = stack_2.sum()
    max_1 = torch.max(sum_1)
    add_1 = x + max_1
    max_2 = torch.max(sum_2)
    add_2 = add_1 + max_2
    return add_2

注意

此 API 的向后兼容性得到保证。

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