《C++模板元編程實戰：一個深度學習框架的初步實現》是2020年4月人民郵電出版社出版的圖書，作者是李偉。
基本介紹
- 中文名：C++模板元編程實戰：一個深度學習框架的初步實現
- 作者：李偉
- ISBN：9787115491701
- 頁數：268頁
- 定價：69元
- 出版社：人民郵電出版社
- 出版時間：2020年4月
- 裝幀：平裝
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
《C++模板元編程實戰：一個深度學習框架的初步實現》以一個深度學習框架的初步實現為例，討論如何在一個相對較大的項目中深入套用元編程，為系統性能最佳化提供更多的可能。
《C++模板元編程實戰：一個深度學習框架的初步實現》分為8章，前兩章討論了一些元編程與編譯期計算的基本技術，後面6章則討論了元編程在深度學習框架中的實際套用，涉及富類型與標籤體系、表達式模板、複雜元函式的編寫等多個主題，詳盡地展示了如何將面向對象與元編程相結合以構造複雜系統。
《C++模板元編程實戰：一個深度學習框架的初步實現》適合具有一定C++基礎的讀者閱讀。對主流深度學習框架的核心有一定了解的讀者，也可以參考本書，對比使用元編程與編譯期計算所實現的深度學習框架與主流的（主要基於面向對象所構造的）深度學習框架之間的差異。
圖書目錄
第 一部分 元編程基礎技術
第 1章 基本技巧 3
1.1 元函式與type_traits 3
1.1.1 元函式介紹 3
1.1.2 類型元函式 4
1.1.3 各式各樣的元函式 6
1.1.4 type_traits 7
1.1.5 元函式與宏 7
1.1.6 本書中元函式的命名方式 8
1.2 模板型模板參數與容器模板 8
1.2.1 模板作為元函式的輸入 9
1.2.2 模板作為元函式的輸出 9
1.2.3 容器模板 10
1.3 順序、分支與循環代碼的編寫 12
1.3.1 順序執行的代碼 12
1.3.2 分支執行的代碼 13
1.3.3 循環執行的代碼 19
1.3.4 小心：實例化爆炸與編譯崩潰 21
1.3.5 分支選擇與短路邏輯 23
1.4 奇特的遞歸模板式 24
1.5 小結 25
1.6 練習 26
第 2章 異類詞典與policy模板 28
2.1 具名參數簡介 28
2.2 異類詞典 30
2.2.1 模組的使用方式 30
2.2.2 鍵的表示 32
2.2.3 異類詞典的實現 34
2.2.4 VarTypeDict的性能簡析 41
2.2.5 用std::tuple作為快取 41
2.3 policy模板 42
2.3.1 policy介紹 42
2.3.2 定義policy與policy對象（模板） 45
2.3.3 使用policy 47
2.3.4 背景知識：支配與虛繼承 49
2.3.5 policy對象與policy支配結構 50
2.3.6 policy選擇元函式 52
2.3.7 使用宏簡化policy對象的聲明 57
2.4 小結 58
2.5 練習 58
第二部分 深度學習框架
第3章 深度學習概述 63
3.1 深度學習簡介 63
3.1.1 從機器學習到深度學習 64
3.1.2 各式各樣的人工神經網路 65
3.1.3 深度學習系統的組織與訓練 68
3.2 本書所實現的框架：MetaNN 70
3.2.1 從矩陣計算工具到深度學習框架 70
3.2.2 MetaNN介紹 71
3.2.3 本書將要討論的內容 72
3.2.4 本書不會涉及的主題 75
3.3 小結 75
第4章 類型體系與基本數據類型 76
4.1 類型體系 77
4.1.1 類型體系介紹 77
4.1.2 疊代器分類體系 78
4.1.3 將標籤作為模板參數 80
4.1.4 MetaNN的類型體系 81
4.1.5 與類型體系相關的元函式 82
4.2 設計理念 84
4.2.1 支持不同的計算設備與計算單元 84
4.2.2 存儲空間的分配與維護 85
4.2.3 淺拷貝與寫操作檢測 88
4.2.4 底層接口擴展 89
4.2.5 類型轉換與求值 91
4.2.6 數據接口規範 92
4.3 標量 92
4.3.1 類模板的聲明 93
4.3.2 基於CPU的特化版本 94
4.3.3 標量的主體類型 95
4.4 矩陣 96
4.4.1 Matrix類模板 96
4.4.2 特殊矩陣：平凡矩陣、全零矩陣與獨熱向量 101
4.4.3 引入新的矩陣類 104
4.5 列表 105
4.5.1 Batch模板 105
4.5.2 Array模板 108
4.5.3 重複與Duplicate模板 113
4.6 小結 116
4.7 練習 116
第5章 運算與表達式模板 119
5.1 表達式模板簡介 119
5.2 MetaNN運算模板的設計思想 122
5.2.1 Add模板的問題 122
5.2.2 運算模板的行為分析 122
5.3 運算分類 124
5.4 輔助模板 125
5.4.1 輔助類模板OperElementType_/OperDeviceType_ 125
5.4.2 輔助類模板OperXXX_ 126
5.4.3 輔助類模板OperCateCal 126
5.4.4 輔助類模板OperOrganizer 128
5.4.5 輔助類模板OperSeq 130
5.5 運算模板的框架 131
5.5.1 運算模板的類別標籤 131
5.5.2 UnaryOp的定義 132
5.6 運算實現示例 133
5.6.1 Sigmoid運算 133
5.6.2 Add運算 136
5.6.3 轉置運算 139
5.6.4 摺疊運算 141
5.7 MetaNN已支持的運算列表 141
5.7.1 一元運算 141
5.7.2 二元運算 142
5.7.3 三元運算 144
5.8 運算的折衷與局限性 144
5.8.1 運算的折衷 144
5.8.2 運算的局限性 145
5.9 小結 146
5.10 練習 146
第6章 基本層 148
6.1 層的設計理念 148
6.1.1 層的介紹 148
6.1.2 層對象的構造 150
6.1.3 參數矩陣的初始化與載入 151
6.1.4 正向傳播 152
6.1.5 存儲中間結果 154
6.1.6 反向傳播 154
6.1.7 參數矩陣的更新 155
6.1.8 參數矩陣的獲取 155
6.1.9 層的中性檢測 156
6.2 層的輔助邏輯 156
6.2.1 初始化模組 156
6.2.2 DynamicData類模板 161
6.2.3 層的常用policy對象 166
6.2.4 InjectPolicy元函式 168
6.2.5 通用I/O結構 168
6.2.6 通用操作函式 169
6.3 層的具體實現 170
6.3.1 AddLayer 170
6.3.2 ElementMulLayer 172
6.3.3 BiasLayer 176
6.4 MetaNN已實現的基本層 181
6.5 小結 183
6.6 練習 184
第7章 複合層與循環層 185
7.1 複合層的接口與設計理念 186
7.1.1 基本結構 186
7.1.2 結構描述語法 187
7.1.3 policy的繼承關係 188
7.1.4 policy的修正 189
7.1.5 複合層的構造函式 190
7.1.6 一個完整的複合層構造示例 190
7.2 policy繼承與修正邏輯的實現 191
7.2.1 policy繼承邏輯的實現 191
7.2.2 policy修正邏輯的實現 194
7.3 ComposeTopology的實現 195
7.3.1 功能介紹 195
7.3.2 拓撲排序算法介紹 195
7.3.3 ComposeTopology包含的主要步驟 196
7.3.4 結構描述子句與其劃分 196
7.3.5 結構合法性檢查 198
7.3.6 拓撲排序的實現 200
7.3.7 子層實例化元函式 203
7.4 ComposeKernel的實現 207
7.4.1 類模板的聲明 208
7.4.2 子層對象管理 208
7.4.3 參數獲取、梯度收集與中性檢測 211
7.4.4 參數初始化與載入 212
7.4.5 正向傳播 214
7.4.6 反向傳播 221
7.5 複合層實現示例 221
7.6 循環層 222
7.6.1 GruStep 222
7.6.2 構建RecurrentLayer類模板 224
7.6.3 RecurrentLayer的使用 230
7.7 小結 230
7.8 練習 230
第8章 求值與最佳化 233
8.1 MetaNN的求值模型 234
8.1.1 運算的層次結構 234
8.1.2 求值子系統的模組劃分 235
8.2 基本求值邏輯 242
8.2.1 主體類型的求值接口 242
8.2.2 非主體基本數據類型的求值 243
8.2.3 運算模板的求值 245
8.2.4 DyanmicData與求值 248
8.3 求值過程的最佳化 249
8.3.1 避免重複計算 249
8.3.2 同類計算合併 250
8.3.3 多運算協同最佳化 251
8.4 小結 258
8.5 練習 259
後記—方家休見笑，吾道本艱難 260
