liyujie
2025-08-28 786ff4f4ca2374bdd9177f2e24b503d43e7a3b93
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
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
432
433
434
/*
 * Copyright (C) 2017 The Android Open Source Project
 *
 * 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.
 */
 
#ifndef ANDROID_ML_NN_COMMON_OPERATIONS_UTILS_H
#define ANDROID_ML_NN_COMMON_OPERATIONS_UTILS_H
 
#include "Utils.h"
 
#include <cstdint>
#include <vector>
 
namespace android {
namespace nn {
 
// DEPRECATED. Use NN_RET_CHECK instead.
#define NN_CHECK(x) NN_RET_CHECK(x)
#define NN_OPS_CHECK(x) NN_RET_CHECK(x)
 
// DEPRECATED. Use NN_RET_CHECK_EQ instead.
#define NN_CHECK_EQ(x, y) NN_RET_CHECK_EQ(x, y)
 
// An 8-bit boolean type (sizeof(bool) is implementation-defined).
typedef uint8_t bool8;
 
enum PaddingScheme {
    kPaddingUnknown = 0,
    kPaddingSame = 1,
    kPaddingValid = 2,
};
 
// Stores operand type information. "Shape" is a historical name.
struct Shape {
    OperandType type;
    std::vector<uint32_t> dimensions;
    float scale;
    int32_t offset;
    Operand::ExtraParams extraParams;
};
 
// Provides information available during graph creation to validate an operation.
class IOperationValidationContext {
   public:
    virtual ~IOperationValidationContext() {}
 
    // The HAL version of the environment in which the operation is to be
    // executed.
    //
    // Operation validation logic needs to handle all HAL versions to support
    // the following use cases (assume in these examples that the latest HAL
    // version is V1_2):
    // 1. Our runtime wants to distribute work to a driver implementing an older
    //    HAL version and calls, for example,
    //    compliantWithV1_0(const V1_2::Model&).
    // 2. A driver implements an older HAL version and delegates model
    //    validation to, for example, validateModel(const V1_0::Model&).
    //
    // If getHalVersion() returns HalVersion::V1_0 and the operation
    // is only supported since HalVersion::V1_1, validation will fail.
    virtual HalVersion getHalVersion() const = 0;
 
    virtual uint32_t getNumInputs() const = 0;
    virtual OperandType getInputType(uint32_t index) const = 0;
    virtual Shape getInputShape(uint32_t index) const = 0;
    virtual const Operand::ExtraParams getInputExtraParams(uint32_t index) const = 0;
 
    virtual uint32_t getNumOutputs() const = 0;
    virtual OperandType getOutputType(uint32_t index) const = 0;
    virtual Shape getOutputShape(uint32_t index) const = 0;
};
 
// Provides inputs and outputs during operation execution.
class IOperationExecutionContext {
   public:
    virtual ~IOperationExecutionContext() {}
 
    virtual uint32_t getNumInputs() const = 0;
    virtual OperandType getInputType(uint32_t index) const = 0;
    virtual Shape getInputShape(uint32_t index) const = 0;
    virtual const void* getInputBuffer(uint32_t index) const = 0;
    virtual const Operand::ExtraParams getInputExtraParams(uint32_t index) const = 0;
 
    virtual uint32_t getNumOutputs() const = 0;
    virtual OperandType getOutputType(uint32_t index) const = 0;
    virtual Shape getOutputShape(uint32_t index) const = 0;
    virtual void* getOutputBuffer(uint32_t index) = 0;
 
    // Updates the output shape, allocating the buffer if necessary.
    virtual bool setOutputShape(uint32_t index, const Shape& shape) = 0;
 
    virtual bool isOmittedInput(uint32_t index) const = 0;
    virtual bool isOmittedOutput(uint32_t index) const = 0;
 
    template <typename T>
    const T* getInputBuffer(uint32_t index) const {
        return reinterpret_cast<const T*>(getInputBuffer(index));
    }
 
    template <typename T>
    T* getOutputBuffer(uint32_t index) {
        return reinterpret_cast<T*>(getOutputBuffer(index));
    }
 
    template <typename T>
    T getInputValue(uint32_t index) const {
        return getInputBuffer<T>(index)[0];
    }
};
 
// Verifies that the number and types of operation inputs are as expected.
bool validateInputTypes(const IOperationValidationContext* context,
                        const std::vector<OperandType>& expectedTypes);
 
// Verifies that the number and types of operation outputs are as expected.
bool validateOutputTypes(const IOperationValidationContext* context,
                         const std::vector<OperandType>& expectedTypes);
 
// Verifies that the HAL version specified in the context is greater or equal
// than the minimal supported HAL version.
bool validateHalVersion(const IOperationValidationContext* context,
                        HalVersion minSupportedHalVersion);
 
// Verifies that the two shapes are the same.
bool SameShape(const Shape& in1, const Shape& in2);
 
// Sets out to the same shape as in.
bool SetShape(const Shape& in, Shape* out);
 
// Combine two tensor dimensions, both can have unspecified dimensions.
bool combineDimensions(const std::vector<uint32_t>& lhs, const std::vector<uint32_t>& rhs,
                       std::vector<uint32_t>* combined);
 
// Return the total number of elements, i.e. all the dimensions multiplied
// together. For a scalar, returns one.
uint32_t getNumberOfElements(const Shape& shape);
uint32_t getNumberOfElements(const Shape& shape,
                             size_t firstAxisInclusive,
                             size_t lastAxisExclusive);
 
uint32_t getNumberOfDimensions(const Shape& shape);
 
uint32_t getSizeOfDimension(const Shape& shape, uint32_t dimensionIdx);
 
// Converts an axis index from the range [-dims, dims) into the range [0, dims).
bool handleNegativeAxis(int32_t numberOfDimensions, int32_t* axis);
 
inline bool handleNegativeAxis(const Shape& shape, int32_t* axis) {
    return handleNegativeAxis(getNumberOfDimensions(shape), axis);
}
 
inline int32_t computeOutSize(int32_t imageSize, int32_t filterSize, int32_t stride,
                              int32_t paddingHead, int32_t paddingTail) {
    return (imageSize - filterSize + stride + paddingHead + paddingTail) / stride;
}
 
inline int32_t computeOutSize(int32_t imageSize, int32_t filterSize, int32_t stride,
                              int32_t dilationRate, int32_t paddingHead, int32_t paddingTail) {
    int32_t effectiveFilterSize = ((filterSize - 1) * dilationRate + 1);
    return (imageSize - effectiveFilterSize + stride + paddingHead + paddingTail) / stride;
}
 
inline int32_t computeOutSizeTransposeConv(int32_t imageSize, int32_t filterSize, int32_t stride,
                                           int32_t paddingHead, int32_t paddingTail) {
    return imageSize * stride + filterSize - stride - paddingHead - paddingTail;
}
 
__wur bool QuantizeMultiplier(double double_multiplier, int32_t* quantized_multiplier, int* shift);
 
__wur
bool QuantizeMultiplierSmallerThanOne(double double_multiplier,
                                      int32_t* quantized_multiplier,
                                      int32_t* right_shift);
 
__wur
bool QuantizeMultiplierGreaterThanOne(double double_multiplier,
                                      int32_t* quantized_multiplier,
                                      int* left_shift);
 
__wur bool GetQuantizedConvolutionMultipler(const Shape& inputShape, const Shape& filterShape,
                                            const Shape& biasShape, const Shape& outputShape,
                                            double* multiplier);
 
void CalculateActivationRangeUint8(int32_t activation,
                                   const Shape& outputShape,
                                   int32_t* act_min,
                                   int32_t* act_max);
 
void CalculateActivationRangeFloat(int32_t activation,
                                   float* activation_min,
                                   float* activation_max);
 
int32_t CalculateInputRadius(int input_integer_bits, int input_left_shift);
 
void calculateExplicitPaddingImpl(int32_t in_size, int32_t stride, int32_t dilation_factor,
                                  int32_t filter_size, int32_t padding_implicit,
                                  bool isTransposeConv, int32_t* padding_head,
                                  int32_t* padding_tail);
 
inline void calculateExplicitPadding(int32_t in_size, int32_t stride, int32_t dilation_factor,
                                     int32_t filter_size, int32_t padding_implicit,
                                     int32_t* padding_head, int32_t* padding_tail) {
    calculateExplicitPaddingImpl(in_size, stride, dilation_factor, filter_size, padding_implicit,
                                 /*isTransposeConv=*/false, padding_head, padding_tail);
}
 
inline void calculateExplicitPadding(int32_t in_size, int32_t stride, int32_t filter_size,
                                     int32_t padding_implicit, int32_t* padding_head,
                                     int32_t* padding_tail) {
    calculateExplicitPadding(in_size, stride, 1, filter_size, padding_implicit, padding_head,
                             padding_tail);
}
 
inline void calculateExplicitPaddingTransposeConv(int32_t in_size, int32_t stride,
                                                  int32_t filter_size, int32_t padding_implicit,
                                                  int32_t* padding_head, int32_t* padding_tail) {
    calculateExplicitPaddingImpl(in_size, stride, /*dilation_factor=*/1, filter_size,
                                 padding_implicit, /*isTransposeConv=*/true, padding_head,
                                 padding_tail);
}
 
inline PaddingScheme getPaddingScheme(int32_t inWidth, int32_t inHeight,
                                      int32_t strideWidth, int32_t strideHeight,
                                      int32_t filterWidth, int32_t filterHeight,
                                      int32_t paddingLeft, int32_t paddingRight,
                                      int32_t paddingTop, int32_t paddingBottom) {
    if (paddingLeft == 0 && paddingRight == 0 && paddingTop == 0 && paddingBottom == 0) {
        return kPaddingValid;
    }
 
    int32_t expectedPaddingLeft, expectedPaddingRight;
    int32_t expectedPaddingTop, expectedPaddingBottom;
 
    calculateExplicitPadding(inWidth, strideWidth, filterWidth, kPaddingSame,
                             &expectedPaddingLeft, &expectedPaddingRight);
    calculateExplicitPadding(inHeight, strideHeight, filterHeight, kPaddingSame,
                             &expectedPaddingTop, &expectedPaddingBottom);
    if (expectedPaddingLeft == paddingLeft && expectedPaddingRight == paddingRight &&
        expectedPaddingTop == paddingTop && expectedPaddingBottom == paddingBottom) {
        return kPaddingSame;
    } else {
        return kPaddingUnknown;
    }
}
 
// TODO: add more documentation from upstream.
// Reverse order of bits in the mask to match the expected order in kernel
inline int ReverseMaskBits(int mask, int num_dimensions) {
  int out = 0;
  for (int dim = 0; dim < num_dimensions; dim++) {
    out <<= 1;
    out += (mask & 1);
    mask >>= 1;
  }
  return out;
}
 
// TODO: add more documentation from upstream.
inline int32_t PositiveRemainder(int32_t dividend, int32_t divisor) {
  return (divisor + (dividend % divisor)) % divisor;
}
 
// TODO: add more documentation from upstream.
inline int32_t ClampedIndex(int32_t index, int dim, bool pos_stride) {
  return pos_stride
             ? (index >= dim ? dim
                             : PositiveRemainder(
                                   std::min(std::max(index, -dim), dim), dim))
             : (index < -dim
                    ? -1
                    : PositiveRemainder(
                          std::min(std::max(index, -dim), dim - 1), dim));
}
 
// Broadcasts input shape against one another and puts the result into output
// shape. Returns true on success and false on error.
bool calculateBroadcastedShape(const Shape& in1, const Shape& in2, Shape* out);
 
// Dequantizes a value and quantizes it back using new scale and offset.
uint8_t requantize(uint8_t value, const Shape& oldShape, const Shape& newShape);
 
// Preparation functions for the corresponding ops
bool floorPrepare(const Shape& input, Shape* output);
 
bool depthwiseConvPrepare(const Shape& input, const Shape& filter, const Shape& bias,
                          int32_t padding_left, int32_t padding_right, int32_t padding_top,
                          int32_t padding_bottom, int32_t stride_width, int32_t stride_height,
                          int32_t depth_multiplier, int32_t dilation_width_factor,
                          int32_t dilation_height_factor, Shape* output);
 
bool genericActivationPrepare(const Shape& input, Shape* output);
 
bool genericNormalizationPrepare(const Shape& input, Shape* output);
 
bool reshapePrepare(const Shape& input,
                    const int32_t* targetDims,
                    const int32_t targetDimsSize,
                    Shape* output);
 
bool depthToSpacePrepare(const Shape& input,
                         int32_t blockSize,
                         Shape* output);
 
bool spaceToDepthPrepare(const Shape& input,
                         int32_t blockSize,
                         Shape* output);
 
bool embeddingLookupPrepare(const Shape &valueShape,
                            const Shape &lookupShape,
                            Shape *outputShape);
 
bool hashtableLookupPrepare(const Shape &lookupShape,
                            const Shape &keyShape,
                            const Shape &valueShape,
                            Shape *outputShape,
                            Shape *hitShape);
 
bool padPrepare(const Shape& input,
                const int32_t* paddingsData,
                const Shape& paddingsShape,
                Shape* output);
 
bool batchToSpacePrepare(const Shape& input,
                         const int32_t* blockSizeData,
                         const Shape& blockSizeShape,
                         Shape* output);
 
bool spaceToBatchPrepare(const Shape& input,
                         const int32_t* blockSizeData,
                         const Shape& blockSizeShape,
                         const int32_t* paddingsData,
                         const Shape& paddingsShape,
                         Shape* output);
 
bool squeezePrepare(const Shape& input,
                    const int32_t* squeezeDims,
                    const Shape& squeezeDimsShape,
                    Shape* output);
 
bool meanPrepare(const Shape& input,
                 const int32_t* axisData,
                 const Shape& axisShape,
                 bool keepDims,
                 Shape* output);
 
bool stridedSlicePrepare(const Shape& input,
                         const int32_t* beginData, const Shape& beginShape,
                         const int32_t* endData, const Shape& endShape,
                         const int32_t* stridesData, const Shape& stridesShape,
                         int32_t beginMask, int32_t endMask, int32_t shrinkAxisMask,
                         Shape* output);
 
bool argMinMaxPrepare(const Shape& input, int32_t axis, Shape* output);
 
bool splitPrepare(const Shape& input, int32_t axis, int32_t numOutputs, std::vector<Shape>* output);
 
bool groupedConvPrepare(const Shape& input, const Shape& filter, const Shape& bias,
                        int32_t padding_left, int32_t padding_right, int32_t padding_top,
                        int32_t padding_bottom, int32_t stride_width, int32_t stride_height,
                        int32_t numGroups, Shape* output);
 
// Transposes the first two dimensions.
template <typename T>
inline bool transposeFirstTwoDimensions(const T* buffer, const Shape& shape, T* transposedBuffer) {
    const int numDims = getNumberOfDimensions(shape);
    NN_RET_CHECK(numDims >= 2);
    const int firstDim = getSizeOfDimension(shape, 0);
    const int secondDim = getSizeOfDimension(shape, 1);
    int blockSize = 1;
    for (int i = 2; i < numDims; ++i) {
        blockSize *= getSizeOfDimension(shape, i);
    }
 
    for (int i = 0; i < firstDim; ++i) {
        for (int j = 0; j < secondDim; ++j) {
            for (int k = 0; k < blockSize; ++k) {
                transposedBuffer[(j * firstDim + i) * blockSize + k] =
                        buffer[(i * secondDim + j) * blockSize + k];
            }
        }
    }
    return true;
}
 
inline bool transposeFirstTwoDimensions(const Shape& shape, Shape* transposedShape) {
    NN_RET_CHECK(getNumberOfDimensions(shape) >= 2);
    *transposedShape = shape;
    transposedShape->dimensions[0] = shape.dimensions[1];
    transposedShape->dimensions[1] = shape.dimensions[0];
    return true;
}
 
// Given two 3-dimensional tensors, merge them into one 3-dimensional tensor
// at the third dimension. The merged tensor's third dimension size will be
// sum of that of the two inputs.
template <typename T>
inline bool mergeThirdDimension(const T* bufferA, const std::vector<uint32_t>& dimsA,
                                const T* bufferB, const std::vector<uint32_t>& dimsB, T* merged) {
    NN_RET_CHECK_EQ(dimsA.size(), 3u);
    NN_RET_CHECK_EQ(dimsB.size(), 3u);
 
    NN_RET_CHECK_EQ(dimsA[0], dimsB[0]);
    NN_RET_CHECK_EQ(dimsA[1], dimsB[1]);
 
    for (unsigned int i = 0; i < dimsA[0]; ++i) {
        for (unsigned int j = 0; j < dimsA[1]; ++j) {
            for (unsigned int k = 0; k < dimsA[2]; ++k) {
                merged[(i * dimsA[1] + j) * (dimsA[2] + dimsB[2]) + k] =
                        bufferA[(i * dimsA[1] + j) * dimsA[2] + k];
            }
            for (unsigned int k = 0; k < dimsB[2]; ++k) {
                merged[(i * dimsA[1] + j) * (dimsA[2] + dimsB[2]) + dimsA[2] + k] =
                        bufferB[(i * dimsB[1] + j) * dimsB[2] + k];
            }
        }
    }
    return true;
}
 
} // namespace nn
} // namespace android
 
#endif // ANDROID_ML_NN_COMMON_OPERATIONS_UTILS_H