reid from https://github.com/michuanhaohao/reid-strong-baseline
zhangmeng
2020-01-17 f7c4a3cfd07adede3308f8d9d3d7315427d90a7c
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
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
614
615
616
617
618
619
620
621
622
623
624
625
626
627
628
629
630
631
632
633
634
635
636
637
638
639
640
641
642
643
644
645
646
647
648
649
650
651
652
653
654
655
656
657
658
659
660
661
662
663
664
665
666
667
668
669
670
671
672
673
674
675
676
677
678
679
680
681
682
683
684
685
686
687
688
689
690
691
692
693
694
695
696
697
698
699
700
701
702
703
704
705
706
707
708
709
710
711
712
713
714
715
716
717
718
719
720
721
722
723
724
725
726
727
728
729
730
731
732
733
734
735
736
737
738
739
740
741
742
743
744
745
746
747
748
749
750
751
752
753
754
755
756
757
758
759
760
761
762
763
764
765
766
767
768
769
770
771
772
773
774
775
776
777
778
779
780
781
782
783
784
785
786
787
788
789
790
791
792
793
794
795
796
797
798
799
800
801
802
803
804
805
806
807
808
809
810
811
812
813
814
815
816
817
818
819
820
821
822
823
824
825
826
827
828
829
830
831
832
833
834
835
836
837
838
839
840
841
842
843
844
845
846
847
848
849
850
851
852
853
854
855
856
857
858
859
860
861
862
863
864
865
866
867
868
869
870
871
872
873
874
875
876
877
878
879
880
881
882
883
884
885
886
887
888
889
890
891
892
893
894
895
896
897
898
899
900
901
902
903
904
905
906
907
908
909
910
911
912
913
914
915
916
917
918
919
920
921
922
923
924
925
926
927
928
929
930
931
932
933
934
935
936
937
938
939
940
941
942
943
944
945
946
947
948
949
950
951
952
953
954
955
956
957
958
959
960
961
962
963
964
965
966
967
968
969
970
971
972
973
974
975
976
977
978
979
980
981
982
983
984
985
986
987
988
989
990
991
992
993
994
995
996
997
998
999
1000
1001
1002
1003
1004
1005
1006
1007
1008
1009
1010
1011
1012
1013
1014
1015
1016
1017
1018
1019
1020
1021
1022
1023
1024
1025
1026
1027
1028
1029
1030
1031
1032
1033
1034
1035
1036
1037
1038
1039
1040
1041
1042
1043
1044
1045
1046
1047
1048
1049
1050
1051
1052
1053
1054
1055
1056
1057
1058
1059
1060
1061
1062
1063
1064
1065
1066
1067
1068
1069
1070
1071
1072
1073
1074
1075
1076
1077
1078
1079
1080
1081
1082
1083
1084
1085
1086
1087
1088
1089
1090
1091
1092
1093
1094
1095
1096
1097
1098
1099
1100
1101
1102
1103
1104
1105
1106
1107
1108
1109
1110
1111
1112
1113
1114
1115
1116
1117
1118
1119
1120
1121
1122
1123
1124
1125
1126
1127
1128
1129
1130
1131
1132
1133
1134
1135
1136
1137
1138
1139
1140
1141
1142
1143
1144
1145
1146
1147
1148
1149
1150
1151
1152
1153
1154
1155
1156
1157
1158
1159
1160
1161
1162
1163
1164
1165
1166
1167
1168
1169
1170
1171
1172
1173
1174
1175
1176
1177
1178
1179
1180
1181
1182
1183
1184
1185
1186
1187
1188
1189
1190
1191
1192
1193
1194
1195
1196
1197
1198
1199
1200
1201
1202
1203
1204
1205
1206
1207
1208
1209
1210
1211
1212
1213
1214
1215
1216
1217
1218
1219
1220
1221
1222
1223
1224
1225
1226
1227
1228
1229
1230
1231
1232
1233
1234
1235
1236
1237
1238
1239
1240
1241
1242
1243
1244
1245
1246
1247
1248
1249
1250
1251
1252
1253
1254
1255
1256
1257
1258
1259
1260
1261
1262
1263
1264
1265
1266
1267
1268
1269
1270
1271
1272
1273
1274
1275
1276
1277
1278
1279
1280
1281
1282
1283
1284
1285
1286
1287
1288
1289
1290
1291
1292
1293
1294
1295
1296
1297
1298
1299
1300
1301
1302
1303
1304
1305
1306
1307
1308
1309
1310
1311
1312
1313
1314
1315
1316
1317
1318
1319
1320
1321
1322
1323
1324
1325
1326
1327
1328
1329
1330
1331
1332
1333
1334
1335
1336
1337
1338
1339
1340
1341
1342
1343
1344
1345
1346
1347
1348
1349
1350
1351
1352
1353
1354
1355
1356
1357
1358
1359
1360
1361
1362
1363
1364
1365
1366
1367
1368
1369
1370
1371
1372
1373
1374
1375
1376
1377
1378
1379
1380
1381
1382
1383
1384
1385
1386
1387
1388
1389
1390
1391
1392
1393
1394
1395
1396
1397
1398
1399
1400
1401
1402
1403
1404
1405
1406
1407
1408
1409
1410
1411
1412
1413
1414
1415
1416
1417
1418
1419
1420
1421
1422
1423
1424
1425
1426
1427
1428
1429
1430
1431
1432
1433
1434
1435
1436
1437
1438
1439
1440
1441
1442
1443
1444
1445
1446
1447
1448
1449
1450
1451
1452
1453
1454
1455
1456
1457
1458
1459
1460
1461
1462
1463
1464
1465
1466
1467
1468
1469
1470
1471
1472
1473
1474
1475
1476
1477
1478
1479
1480
1481
1482
1483
1484
1485
1486
1487
1488
1489
1490
1491
1492
1493
1494
1495
1496
1497
1498
1499
1500
1501
1502
1503
1504
1505
1506
1507
1508
1509
1510
1511
1512
1513
1514
1515
1516
1517
1518
1519
1520
1521
1522
1523
1524
1525
1526
1527
1528
1529
1530
1531
1532
1533
1534
1535
1536
1537
1538
1539
1540
1541
1542
1543
1544
1545
1546
1547
1548
1549
1550
1551
1552
1553
1554
1555
1556
1557
1558
1559
1560
1561
1562
1563
1564
1565
1566
1567
1568
1569
1570
1571
1572
1573
1574
1575
1576
1577
1578
1579
1580
1581
1582
1583
1584
1585
1586
1587
1588
1589
1590
1591
1592
1593
1594
1595
1596
1597
1598
1599
1600
1601
1602
1603
1604
1605
1606
1607
1608
1609
1610
1611
1612
1613
1614
1615
1616
1617
1618
1619
1620
1621
1622
1623
1624
1625
1626
1627
1628
1629
1630
1631
1632
1633
1634
1635
1636
1637
1638
1639
1640
1641
1642
1643
1644
1645
1646
1647
1648
1649
1650
1651
1652
1653
1654
1655
1656
1657
1658
1659
1660
1661
1662
1663
1664
1665
1666
1667
1668
1669
1670
1671
1672
1673
1674
1675
1676
1677
1678
1679
1680
1681
1682
1683
1684
1685
1686
1687
1688
1689
1690
1691
1692
1693
1694
1695
1696
1697
1698
1699
1700
1701
1702
1703
1704
1705
1706
1707
1708
1709
1710
1711
1712
1713
1714
1715
1716
1717
1718
1719
1720
1721
1722
1723
1724
1725
1726
1727
1728
1729
1730
1731
1732
1733
1734
1735
1736
1737
1738
1739
1740
1741
1742
1743
1744
1745
1746
1747
1748
1749
1750
1751
1752
1753
1754
1755
1756
1757
1758
1759
1760
1761
1762
1763
1764
1765
1766
1767
1768
1769
1770
1771
1772
1773
1774
1775
1776
1777
1778
1779
1780
1781
1782
1783
1784
1785
1786
1787
1788
1789
1790
1791
1792
1793
1794
1795
1796
1797
1798
1799
1800
1801
1802
1803
1804
1805
1806
1807
1808
1809
1810
1811
1812
1813
1814
1815
1816
1817
1818
1819
1820
1821
1822
1823
1824
1825
1826
1827
1828
1829
1830
1831
1832
1833
1834
1835
1836
1837
1838
1839
1840
1841
1842
1843
1844
1845
1846
1847
1848
1849
1850
1851
1852
1853
1854
1855
1856
1857
1858
1859
1860
1861
1862
1863
1864
1865
1866
1867
1868
1869
1870
1871
1872
1873
1874
1875
1876
1877
1878
1879
1880
1881
1882
1883
1884
1885
1886
1887
1888
1889
1890
1891
1892
1893
1894
1895
1896
1897
1898
1899
1900
1901
1902
1903
1904
1905
1906
1907
1908
1909
1910
1911
1912
1913
1914
1915
1916
1917
1918
1919
1920
1921
1922
1923
1924
1925
1926
1927
1928
1929
1930
1931
1932
1933
1934
1935
1936
1937
1938
1939
1940
1941
1942
1943
1944
1945
1946
1947
1948
1949
1950
1951
1952
1953
1954
1955
1956
1957
1958
1959
1960
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
2015
2016
2017
2018
2019
2020
2021
2022
2023
2024
2025
2026
2027
2028
2029
2030
2031
2032
2033
2034
2035
2036
2037
2038
2039
2040
2041
2042
2043
2044
2045
2046
2047
2048
2049
2050
2051
2052
2053
2054
2055
2056
2057
2058
2059
2060
#ifndef CAFFE2_OPERATORS_SEGMENT_REDUCTION_OP_H_
#define CAFFE2_OPERATORS_SEGMENT_REDUCTION_OP_H_
 
#include "caffe2/core/export_caffe2_op_to_c10.h"
#include "caffe2/core/context.h"
#include "caffe2/core/logging.h"
#include "caffe2/core/operator.h"
#include "caffe2/operators/reducer_functors.h"
 
C10_DECLARE_EXPORT_CAFFE2_OP_TO_C10(LengthsSum);
C10_DECLARE_EXPORT_CAFFE2_OP_TO_C10(LengthsMean);
C10_DECLARE_EXPORT_CAFFE2_OP_TO_C10(LengthsMax);
 
namespace caffe2 {
 
template <typename TData>
class BaseInputAccessor {
 public:
  BaseInputAccessor() {}
 
  bool observeInput(const Tensor& dataInput) {
    data_ = dataInput.raw_data();
    return dataInput.template IsType<TData>();
  }
 
  inline const TData*
  getBlockPtr(int64_t in_block_size, int64_t idx, int64_t /* blocks */ = 1) {
    return static_cast<const TData*>(data_) + in_block_size * idx;
  }
 
 protected:
  const void* data_ = nullptr;
};
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Range reducer ops: leverage that input segment is continuous and allow
// reducer functors to do something special
// Note: for now there are no real use cases for it yet :)
// Also, doesn't support additional arguments for now
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
/**
 * Base implementation for segment reduction op that leverages continuity of the
 * data
 *
 * Assumes that segments are sorted and there are no skip indices
 */
template <
    typename T,
    typename SIndex,
    class Context,
    class RangeReducer,
    class InputAccessor = BaseInputAccessor<T>>
class AbstractSortedSegmentRangeOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractSortedSegmentRangeOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    auto& dataInput = Input(DATA);
    auto& segment_ids = Input(SEGMENT_IDS);
 
    CAFFE_ENFORCE_EQ(1, segment_ids.dim(), "SEGMENT_IDS must be a vector");
    auto N = segment_ids.size(0);
    CAFFE_ENFORCE_EQ(
        N,
        dataInput.size(0),
        "SEGMENT_IDS must have the same length as outer dimension of DATA");
 
    OPERATOR_NEEDS_FEATURE(
        inputAccessor_.observeInput(dataInput),
        "Unsupported input type: ",
        dataInput.dtype().name(),
        ".");
 
    const SIndex* s_ids = segment_ids.template data<SIndex>();
 
    const SIndex K = N > 0 ? s_ids[N - 1] + 1 : 0;
    auto shape = dataInput.sizes().vec();
    shape[0] = K;
    auto* output = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    T* out = output->template mutable_data<T>();
 
    if (N == 0) {
      return true;
    }
 
    int64_t block_size = dataInput.numel() / N;
 
    // Assume the segments are sorted and there are no gaps
    CAFFE_ENFORCE_EQ(0, s_ids[0], "Indices must be sorted and not have gaps");
    for (int64_t i = 0; i < N;) {
      int64_t start = i;
      for (++i; i < N && s_ids[start] == s_ids[i]; ++i)
        ;
 
      RangeReducer()(
          block_size,
          i - start,
          inputAccessor_.getBlockPtr(block_size, start, i - start),
          out + block_size * s_ids[start],
          &context_);
 
      // check correctness of the next segment
      if (i < N) {
        CAFFE_ENFORCE_EQ(
            s_ids[start] + 1,
            s_ids[i],
            "Indices must be sorted and not have gaps");
      }
    }
    return true;
  }
 
  static constexpr int kNumInputs = 2;
  INPUT_TAGS(DATA, SEGMENT_IDS);
 
 private:
  InputAccessor inputAccessor_;
};
 
template <
    typename T,
    typename SIndex,
    class Context,
    class RangeReducerGradient>
class AbstractSortedSegmentRangeGradientOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractSortedSegmentRangeGradientOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    // TODO(azzolini): avoid using input/output if not used by a particular op
    auto& data_in = Input(DATA_IN);
    auto& data_out = Input(DATA_OUT);
    auto& segment_grads = Input(SEGMENT_GRADS);
    auto& segment_ids = Input(SEGMENT_IDS);
 
    CAFFE_ENFORCE_EQ(1, segment_ids.dim(), "SEGMENT_IDS must be a vector");
    int64_t N = segment_ids.size(0);
 
    const SIndex* s_ids = segment_ids.template data<SIndex>();
    const T* s_grads = segment_grads.template data<T>();
    const T* d_in = data_in.template data<T>();
    const T* d_out = data_out.template data<T>();
 
    auto shape = segment_grads.sizes().vec();
    shape[0] = N;
    auto* data_grads = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    const SIndex K = segment_grads.size(0);
    T* out = data_grads->template mutable_data<T>();
 
    if (N == 0) {
      return true;
    }
 
    int64_t block_size = segment_grads.size_from_dim(1);
 
    // Assume the segments are sorted and there are no gaps
    CAFFE_ENFORCE_EQ(0, s_ids[0], "Indices must be sorted and not have gaps");
    // repeat the check from forward op
    CAFFE_ENFORCE_EQ(
        K - 1, s_ids[N - 1], "Indices must be sorted and not have gaps");
    for (int64_t i = 0; i < N;) {
      int64_t start = i;
      for (++i; i < N && s_ids[start] == s_ids[i]; ++i)
        ;
 
      auto expanded_idx = block_size * start;
      auto reduced_idx = block_size * s_ids[start];
      RangeReducerGradient()(
          block_size,
          i - start,
          s_grads + reduced_idx,
          out + expanded_idx,
          d_in + expanded_idx,
          d_out + reduced_idx,
          &context_);
 
      // check correctness of the next segment
      if (i < N) {
        CAFFE_ENFORCE_EQ(
            s_ids[start] + 1,
            s_ids[i],
            "Indices must be sorted and not have gaps");
      }
    }
    return true;
  }
 
  static constexpr int kNumInputs = 4;
  INPUT_TAGS(DATA_IN, DATA_OUT, SEGMENT_GRADS, SEGMENT_IDS);
};
 
template <typename T, typename SIndex, typename Context, typename ReducerDef>
struct AbstractSortedSegmentRangeDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "SortedSegmentRange";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Applies '{op}' to each segment of input tensor. In order to allow for more
efficient implementation of '{op}', the input segments have to be contiguous
and non-empty.
 
SEGMENT_IDS is a vector that maps each of the first dimension slices of the
DATA to a particular group (segment). Values belonging to the same segment are
aggregated together.
 
The first dimension of the output is equal to the number of input segments,
i.e. `SEGMENT_IDS[-1]+1`. Other dimensions are inherited from the input tensor.
 
{op_doc}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Input(0, "DATA", "Input tensor to be aggregated");
    schema.Input(
        1,
        "SEGMENT_IDS",
        "Vector with the same length as the first dimension of DATA "
        "and values in the range 0..K-1 and in increasing order that "
        "maps each slice of DATA to one of the segments");
    schema.Output(
        0,
        "OUTPUT",
        "Aggregated tensor with the first dimension of K and the "
        "other dimentsions inherited from DATA");
  }
  using ForwardOp = AbstractSortedSegmentRangeOp<
      T,
      SIndex,
      Context,
      typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>>;
  using BackwardOp = AbstractSortedSegmentRangeGradientOp<
      T,
      SIndex,
      Context,
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>>;
  struct GetGradient : public GradientMakerBase {
    using GradientMakerBase::GradientMakerBase;
    vector<OperatorDef> GetGradientDefs() override {
      return SingleGradientDef(
          string(basename) + ReducerDef::name + "Gradient",
          "",
          vector<string>{I(0), O(0), GO(0), I(1)},
          // no gradient on segment_ids!
          vector<string>{GI(0)});
    }
  };
};
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// Incremental reducer ops: assume that reducer consumes pieces of data one by
// one. Also, supports additional arguments passed to reducer, e.g. scalers for
// weighted sum.
//
// Note: in current implementation additional inputs are considered auxiliary
// constants and have limitations:
// - there is no gradient computation for auxiliary inputs
// - auxiliary inputs aren't affected by fused embedding lookup in operations
// like sparse_sorted_segment
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
/**
 * @brief Simple non-segmented reduction over the first few dimensions of the
 * tensor
 *
 * Inputs:
 *   0: DATA - input embedding to do lookups in
 *   1..P: AUX_ARG_<I> - optional additional arguments to be passed to the
 *                       reducer
 *
 * Args:
 *   num_reduce_dim (default 1) - the number of dims in front of the tensor to
 *                                reduce
 *
 * Output:
 *   Tensor without the first `num_dim` dimensions of DATA
 */
template <
    typename T,
    class Context,
    class Reducer,
    bool FirstDim,
    class InputAccessor = BaseInputAccessor<T>>
class AbstractReduceFrontOrBackOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
 
  template <class... Args>
  explicit AbstractReduceFrontOrBackOp(Args&&... args)
      : Operator<Context>(std::forward<Args>(args)...),
        OP_SINGLE_ARG(int, "num_reduce_dim", num_reduce_dims_, 1) {}
 
  bool RunOnDevice() override {
    auto& data = Input(0);
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t in_block_size = FirstDim
        ? data.size_from_dim(num_reduce_dims_)
        : data.size_to_dim(data.dim() - num_reduce_dims_);
    return DispatchHelper<typename Reducer::FixedDispatch>::call(
        this, in_block_size);
  }
 
  template <int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& data = Input(0);
 
    CAFFE_ENFORCE_LE(num_reduce_dims_, data.dim());
 
    typename Reducer::Meta ctx(FirstDim);
    ctx.observeInput(0, data, num_reduce_dims_);
    for (int i = 1; i < Reducer::kInputCount; ++i) {
      auto& aux_in = Input(i);
      ctx.observeInput(i, aux_in, num_reduce_dims_);
    }
 
    OPERATOR_NEEDS_FEATURE(
        inputAccessor_.observeInput(data),
        "Unsupported input type: ",
        data.dtype().name(),
        ".");
 
    vector<int64_t> shape;
    ctx.appendOutputShape(&shape);
    auto* output = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    T* out = output->template mutable_data<T>();
 
    const int block_size = FirstDim
        ? data.size_from_dim(num_reduce_dims_)
        : data.size_from_dim(data.dim() - num_reduce_dims_);
 
    const int num_blocks = block_size > 0 ? data.numel() / block_size : 0;
 
    Reducer r(ctx, out, &context_);
    for (int64_t i = 0; i < num_blocks; ++i) {
      r.template process<FixedSize>(
          ctx, inputAccessor_.getBlockPtr(block_size, i), i, &context_);
    }
    r.template finish<FixedSize>(ctx, &context_);
    return true;
  }
 
  static constexpr int kNumInputs = Reducer::kInputCount;
 
 private:
  int num_reduce_dims_;
  InputAccessor inputAccessor_;
};
 
template <
    typename T,
    class Context,
    class ReducerGradient,
    bool FirstDim = true>
class AbstractReduceFrontOrBackGradientOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
 
  template <class... Args>
  explicit AbstractReduceFrontOrBackGradientOp(Args&&... args)
      : Operator<Context>(std::forward<Args>(args)...),
        OP_SINGLE_ARG(int, "num_reduce_dim", num_reduce_dims_, 1) {}
 
  bool RunOnDevice() override {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t grad_block_size = Input(REDUCTION_GRAD).numel();
    return DispatchHelper<typename ReducerGradient::FixedDispatch>::call(
        this, grad_block_size);
  }
 
  template <int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& reduction_grad = Input(REDUCTION_GRAD);
    auto& source_shape = this->template Input<Tensor>(SOURCE_SHAPE, CPU);
 
    typename ReducerGradient::Meta ctx(reduction_grad, 0, FirstDim);
    for (int i = 0; i < ReducerGradient::originalInputs().size(); ++i) {
      auto& aux_in = Input(i);
      ctx.observeOriginalInput(
          ReducerGradient::originalInputs()[i],
          aux_in,
          nullptr, /*no grad*/
          num_reduce_dims_);
    }
 
    const T* r_grad = reduction_grad.template data<T>();
 
    CAFFE_ENFORCE_LE(num_reduce_dims_, source_shape.numel());
 
    vector<int64_t> shape(
        source_shape.template data<int64_t>(),
        source_shape.template data<int64_t>() + source_shape.numel());
 
    auto* data_grads = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    int64_t block_size = FirstDim
        ? data_grads->size_from_dim(num_reduce_dims_)
        : data_grads->size_from_dim(data_grads->dim() - num_reduce_dims_);
    int64_t block_num = block_size > 0 ? data_grads->numel() / block_size : 0;
 
    T* out = data_grads->template mutable_data<T>();
 
    ReducerGradient r(ctx, r_grad, &context_);
    for (int64_t i = 0; i < block_num; ++i) {
      r.template fillGrad<FixedSize>(
          ctx,
          out + block_size * i,
          i,
          &context_,
          FirstDim ? block_num : block_size);
    }
    return true;
  }
 
  static constexpr int kNumInputs =
      ReducerGradient::originalInputs().size() + 2;
  enum _InputTags {
    REDUCTION_GRAD = ReducerGradient::originalInputs().size(),
    SOURCE_SHAPE
  };
 
 private:
  int num_reduce_dims_;
};
 
template <typename T, typename Context, typename ReducerDef>
struct AbstractReduceFrontDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "ReduceFront";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Reduces the input tensor along the first dimension of the input tensor by
applying '{op}'. This op acts in a similar way to SortedSegment{op} and
UnsortedSegment{op} but as if all input slices belong to a single segment.
 
{op_doc}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Input(
        0, "DATA", "Input tensor to be reduced on the first dimension");
    schema.TensorInferenceFunction([](const OperatorDef& def,
                                      const vector<TensorShape>& in) {
      CAFFE_ENFORCE_EQ(1, in.size());
      ArgumentHelper helper(def);
      int num_reduce_dims = helper.GetSingleArgument<int>("num_reduce_dim", 1);
      typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>::Meta ctx(true);
      vector<int64_t> out_dims = ctx.getOutputShape(in[0], num_reduce_dims);
      return vector<TensorShape>{
          CreateTensorShape(out_dims, in[0].data_type())};
    });
    ReducerDef::PopulateSchema(schema);
  }
  using ReducerGradient =
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>;
  using ForwardOp = AbstractReduceFrontOrBackOp<
      T,
      Context,
      typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>,
      true>;
  using BackwardOp =
      AbstractReduceFrontOrBackGradientOp<T, Context, ReducerGradient, true>;
  struct GetGradient : public GradientMakerBase {
    using GradientMakerBase::GradientMakerBase;
    vector<OperatorDef> GetGradientDefs() override {
      // Have utility function generating these names?
      string tmp_dims = "_" + O(0) + "_dims";
 
      vector<string> grad_ins;
      for (const int i : ReducerGradient::originalInputs()) {
        grad_ins.push_back(I(i));
      }
      grad_ins.push_back(GO(0));
      grad_ins.push_back(tmp_dims);
 
      vector<Argument> args;
      if (ArgumentHelper::HasArgument(def_, "num_reduce_dim")) {
        args.push_back(GetArgument(def_, "num_reduce_dim"));
      }
      // FIXME: pass in num_reduce_dims?!
      return vector<OperatorDef>{
          CreateOperatorDef(
              "Shape", "", vector<string>{I(0)}, vector<string>{tmp_dims}),
          CreateOperatorDef(
              string(basename) + ReducerDef::name + "Gradient",
              "",
              grad_ins,
              // no gradient on auxiliary inputs for now
              vector<string>{GI(0)}),
      };
    }
  };
};
 
template <typename T, typename Context, typename ReducerDef>
struct AbstractReduceBackDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "ReduceBack";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Reduces the input tensor along the last dimension of the input tensor by
applying '{op}'. This op acts in a similar way to SortedSegment{op} and
UnsortedSegment{op} but as if all input slices belong to a single segment.
 
{op_doc}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Input(
        0, "DATA", "Input tensor to be reduced on the first dimension");
    schema.TensorInferenceFunction([](const OperatorDef& def,
                                      const vector<TensorShape>& in) {
      CAFFE_ENFORCE_EQ(1, in.size());
      ArgumentHelper helper(def);
      int num_reduce_dims = helper.GetSingleArgument<int>("num_reduce_dim", 1);
      typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>::Meta ctx(false);
      vector<int64_t> out_dims = ctx.getOutputShape(in[0], num_reduce_dims);
      return vector<TensorShape>{
          CreateTensorShape(out_dims, in[0].data_type())};
    });
    ReducerDef::PopulateSchema(schema);
  }
  using ReducerGradient =
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>;
  using ForwardOp = AbstractReduceFrontOrBackOp<
      T,
      Context,
      typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>,
      false>;
  using BackwardOp =
      AbstractReduceFrontOrBackGradientOp<T, Context, ReducerGradient, false>;
  struct GetGradient : public GradientMakerBase {
    using GradientMakerBase::GradientMakerBase;
    vector<OperatorDef> GetGradientDefs() override {
      // Have utility function generating these names?
      string tmp_dims = "_" + O(0) + "_dims";
 
      vector<string> grad_ins;
      for (const int i : ReducerGradient::originalInputs()) {
        grad_ins.push_back(I(i));
      }
      grad_ins.push_back(GO(0));
      grad_ins.push_back(tmp_dims);
 
      vector<Argument> args;
      if (ArgumentHelper::HasArgument(def_, "num_reduce_dim")) {
        args.push_back(GetArgument(def_, "num_reduce_dim"));
      }
      // FIXME: pass in num_reduce_dims?!
      return vector<OperatorDef>{
          CreateOperatorDef(
              "Shape", "", vector<string>{I(0)}, vector<string>{tmp_dims}),
          CreateOperatorDef(
              string(basename) + ReducerDef::name + "Gradient",
              "",
              grad_ins,
              // no gradient on auxiliary inputs for now
              vector<string>{GI(0)}),
      };
    }
  };
};
 
/**
 * @brief Segment reduction op with optional fused embedding lookup
 *
 * Base implementation for SortedSegmentXXX and SparseSortedSegmentXXX depending
 * on SparseFused static argument.
 *
 * Inputs:
 *   0: DATA - input embedding to do lookups in
 *   1..P: AUX_ARG_<I> - optional additional arguments to be passed to the
 *                       reducer, should have the same first dimension as
 *                       SEGMENT_IDS (e.g. scalars in WeightedSum)
 *   # if SparseFused == true:
 *   P+1: INDICES - 1-D vector with indices to look up in DATA. Should have the
 *                  same dimension as SEGMENT_IDS
 *   # P+1 if SparseFused == false:
 *   P+1 or P+2: SEGMENT_IDS - sorted segment ids 1-D vector
 *
 * Output:
 *   Tensor with first dimension of K, where K is the max segment id + 1. Rest
 *   of dimensions are decided by reducer but usually are the same size as extra
 *   dimensions of DATA
 */
template <
    typename T,
    typename SIndex,
    class Context,
    class Reducer,
    bool SparseFused = true,
    class InputAccessor = BaseInputAccessor<T>>
class AbstractSortedSegmentOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractSortedSegmentOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    if (SparseFused) {
      return DispatchHelper<TensorTypes<int32_t, int64_t>>::call(
          this, Input(INDICES));
    } else {
      // type doesn't matter
      return DoRunWithType<int64_t>();
    }
  }
 
  template <typename IndexType>
  bool DoRunWithType() {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t in_block_size = Input(0).size_from_dim(1);
    return DispatchHelper<typename Reducer::FixedDispatch, IndexType>::call(
        this, in_block_size);
  }
 
  template <typename IndexType, int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& dataInput = Input(0);
    auto& segment_ids = Input(SEGMENT_IDS);
 
    CAFFE_ENFORCE_EQ(1, segment_ids.dim(), "SEGMENT_IDS must be a vector");
    int64_t N = segment_ids.size(0);
    const int64_t M = dataInput.size(0);
 
    const IndexType* idxs;
    if (SparseFused) { // static if
      auto& indices = Input(INDICES);
      CAFFE_ENFORCE_EQ(1, indices.dim(), "INDICES must be a vector");
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          N,
          indices.size(0),
          "SEGMENT_IDS must have the same length as INDICES");
      idxs = indices.template data<IndexType>();
    } else {
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          N, M, "DATA must have the same first dimension as SEGMENT_IDS");
    }
 
    // It would probably look nicer with varargs templates but it's too much
    // metaprogramming
    typename Reducer::Meta ctx;
    ctx.observeInput(0, dataInput, 1);
    for (int i = 1; i < Reducer::kInputCount; ++i) {
      auto& aux_in = Input(i);
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          N,
          aux_in.size(0),
          "Input ",
          i,
          " must have the same first dim as SEGMENT_IDS");
      ctx.observeInput(i, aux_in, 1);
    }
 
    OPERATOR_NEEDS_FEATURE(
        inputAccessor_.observeInput(dataInput),
        "Unsupported input type: ",
        dataInput.dtype().name(),
        ".");
 
    const SIndex* s_ids = segment_ids.template data<SIndex>();
 
    const SIndex K = N > 0 ? s_ids[N - 1] + 1 : 0;
    vector<int64_t> shape;
    shape.push_back(K);
    ctx.appendOutputShape(&shape);
    auto* output = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    T* out = output->template mutable_data<T>();
    if (N == 0) {
      return true;
    }
    int64_t in_block_size = dataInput.size_from_dim(1);
    int64_t out_block_size = output->size_from_dim(1);
 
    // Assume the segments are sorted and there are no gaps
    CAFFE_ENFORCE_EQ(0, s_ids[0], "Indices must be sorted and not have gaps");
    for (int64_t i = 0; i < N;) {
      int64_t start = i;
 
      Reducer r(ctx, out + out_block_size * s_ids[start], &context_);
      for (; i < N && s_ids[start] == s_ids[i]; ++i) {
        IndexType idx;
        if (SparseFused) { // static if
          CAFFE_ENFORCE(
              0 <= idxs[i] && idxs[i] < M,
              "Index out of bounds: ",
              idxs[i],
              ", range 0 to ",
              M);
          idx = idxs[i];
        } else {
          idx = i;
        }
        r.template process<FixedSize>(
            ctx, inputAccessor_.getBlockPtr(in_block_size, idx), i, &context_);
      }
 
      r.template finish<FixedSize>(ctx, &context_);
      // check correctness of the next segment
      if (i < N) {
        CAFFE_ENFORCE_EQ(
            s_ids[start] + 1,
            s_ids[i],
            "Indices must be sorted and not have gaps");
      }
    }
    return true;
  }
 
  enum {
    INDICES = Reducer::kInputCount,
    SEGMENT_IDS = Reducer::kInputCount + (SparseFused ? 1 : 0)
  };
  static constexpr int kSelfInputs = SparseFused ? 2 : 1;
  static constexpr int kNumInputs = Reducer::kInputCount + kSelfInputs;
 
 private:
  InputAccessor inputAccessor_;
};
 
// Gradient actually doesn't depend on whether sparse lookup is fused or not
template <typename T, typename SIndex, class Context, class ReducerGradient>
class AbstractSortedSegmentGradientOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractSortedSegmentGradientOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t grad_block_size = Input(SEGMENT_GRADS).size_from_dim(1);
    return DispatchHelper<typename ReducerGradient::FixedDispatch>::call(
        this, grad_block_size);
  }
 
  template <int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& segment_grads = Input(SEGMENT_GRADS);
    auto& segment_ids = Input(SEGMENT_IDS);
 
    CAFFE_ENFORCE_EQ(1, segment_ids.dim(), "SEGMENT_IDS must be a vector");
    int64_t N = segment_ids.size(0);
 
    typename ReducerGradient::Meta ctx(segment_grads, 1);
    for (int i = 0; i < ReducerGradient::originalInputs().size(); ++i) {
      auto& aux_in = Input(i);
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          N,
          aux_in.size(0),
          "Input ",
          i,
          " must have the same first dim as SEGMENT_IDS");
      ctx.observeOriginalInput(
          ReducerGradient::originalInputs()[i], aux_in, nullptr /*no grad*/, 1);
    }
 
    const SIndex* s_ids = segment_ids.template data<SIndex>();
    const T* s_grads = segment_grads.template data<T>();
 
    vector<int64_t> shape;
    shape.push_back(N);
    ctx.appendGradShape(&shape);
    auto* data_grads = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    int64_t d_block_size = data_grads->size_from_dim(1);
    const SIndex K = segment_grads.size(0);
    int64_t s_block_size = segment_grads.size_from_dim(1);
    T* out = data_grads->template mutable_data<T>();
 
    if (N == 0) {
      return true;
    }
 
    // Assume the segments are sorted and there are no gaps
    CAFFE_ENFORCE_EQ(0, s_ids[0], "Indices must be sorted and not have gaps");
    // repeat the check from forward op
    CAFFE_ENFORCE_EQ(
        K - 1, s_ids[N - 1], "Indices must be sorted and not have gaps");
    for (int64_t i = 0; i < N;) {
      int64_t start = i;
      int64_t end = start;
 
      if (ReducerGradient::computeLength()) {
        for (; end < N && s_ids[start] == s_ids[end]; ++end) {
        }
      }
 
      ReducerGradient r(ctx, s_grads + s_block_size * s_ids[start], &context_);
      for (; i < N && s_ids[start] == s_ids[i]; ++i) {
        r.template fillGrad<FixedSize>(
            ctx, out + d_block_size * i, i, &context_, end - start);
      }
 
      // check correctness of the next segment
      if (i < N) {
        CAFFE_ENFORCE_EQ(
            s_ids[start] + 1,
            s_ids[i],
            "Indices must be sorted and not have gaps");
      }
    }
    return true;
  }
 
  // Input layout:
  //   orig_arg1, orig_arg2, ..., orig_argN, SEGMENT_GRADS, SEGMENT_IDS
  // orig_argXs represent original op's inputs and will be passed to the reducer
  // directly
  static constexpr int kNumInputs =
      ReducerGradient::originalInputs().size() + 2;
  enum _InputTags {
    SEGMENT_GRADS = ReducerGradient::originalInputs().size(),
    SEGMENT_IDS
  };
};
 
// base implementation of sorted/unsorted sparse/non-sparse gradient computation
template <
    typename ForwardOp,
    typename ReducerDef,
    typename ReducerGradient,
    bool Sorted,
    bool SparseFused>
struct SegmentOpGetGradient : public GradientMakerBase {
  using GradientMakerBase::GradientMakerBase;
  vector<OperatorDef> GetGradientDefs() override {
    CAFFE_ENFORCE(
        !ReducerGradient::requiresDataInput(Def()),
        "grads on aux inputs are not yet implemented for Segment operators.");
    vector<string> grad_ins;
    for (const int i : ReducerGradient::originalInputs()) {
      grad_ins.push_back(I(i));
    }
    grad_ins.push_back(GO(0));
    grad_ins.push_back(I(ForwardOp::SEGMENT_IDS));
    vector<OperatorDef> r{CreateOperatorDef(
        string(Sorted ? "SortedSegment" : "UnsortedSegment") +
            ReducerDef::name + "Gradient",
        "",
        grad_ins,
        // no gradient on segment_ids or auxiliary inputs for now
        vector<string>{SparseFused ? GI_V(0) : GI(0)})};
    if (SparseFused) {
      SetSparse(0, I(ForwardOp::INDICES), GI_V(0));
    }
    return r;
  }
};
 
template <typename T, typename SIndex, typename Context, typename ReducerDef>
struct AbstractSortedSegmentDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "SortedSegment";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Applies '{op}' to each segment of input tensor. Segments need to be sorted and
contiguous. See also UnsortedSegment{op} that doesn't have this requirement.
 
SEGMENT_IDS is a vector that maps each of the first dimension slices of the
DATA to a particular group (segment). Values belonging to the same segment are
aggregated together.
 
The first dimension of the output is equal to the number of input segments,
i.e. `SEGMENT_IDS[-1]+1`. Other dimensions are inherited from the input tensor.
 
{op_doc}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Input(0, "DATA", "Input tensor, slices of which are aggregated.");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount,
        "SEGMENT_IDS",
        "Vector with the same length as the first dimension of DATA "
        "and values in the range 0..K-1 and in increasing order that "
        "maps each slice of DATA to one of the segments");
    schema.Output(
        0,
        "OUTPUT",
        "Aggregated output tensor. Has the first dimension of K "
        "(the number of segments).");
    ReducerDef::PopulateSchema(schema);
  }
  using Reducer = typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>;
  using ReducerGradient =
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>;
  using ForwardOp = AbstractSortedSegmentOp<T, SIndex, Context, Reducer, false>;
  using BackwardOp =
      AbstractSortedSegmentGradientOp<T, SIndex, Context, ReducerGradient>;
  using GetGradient = SegmentOpGetGradient<
      ForwardOp,
      ReducerDef,
      ReducerGradient,
      true /*Sorted*/,
      false /*SparseFused*/>;
};
 
template <typename T, typename SIndex, typename Context, typename ReducerDef>
struct AbstractSparseSortedSegmentDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "SparseSortedSegment";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Pulls in slices of the input tensor, groups them into segments and applies
'{op}' to each segment. Segments need to be sorted and contiguous. See also
SparseUnsortedSegment{op} that doesn't have this requirement.
 
This op is basically Gather and SortedSegment{op} fused together.
 
INDICES should contain integers in range 0..N-1 where N is the first dimension
of DATA. INDICES represent which slices of DATA need to be pulled in.
 
SEGMENT_IDS is a vector that maps each referenced slice of the DATA to a
particular group (segment). Values belonging to the same segment are aggregated
together. SEGMENT_IDS should have the same dimension as INDICES.
 
The first dimension of the output is equal to the number of input segments,
i.e. `SEGMENT_IDS[-1]+1`. Other dimensions are inherited from the input tensor.
 
{op_doc}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Input(0, "DATA", "Input tensor, slices of which are aggregated.");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount,
        "INDICES",
        "Integer vector containing indices of the first dimension of DATA for "
        "the slices that are being aggregated");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount + 1,
        "SEGMENT_IDS",
        "Vector with the same length as INDICES and values in the range "
        "0..K-1 and in increasing order that maps each slice of DATA referenced"
        " by INDICES to one of the segments");
    schema.Output(
        0,
        "OUTPUT",
        "Aggregated output tensor. Has the first dimension of K "
        "(the number of segments).");
    ReducerDef::PopulateSchema(schema);
  }
  using Reducer = typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>;
  using ReducerGradient =
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>;
  using ForwardOp = AbstractSortedSegmentOp<T, SIndex, Context, Reducer>;
  // TODO(dzhulgakov): we're registering the same class twice here,
  // consider avoiding op duplication here
  using BackwardOp =
      AbstractSortedSegmentGradientOp<T, SIndex, Context, ReducerGradient>;
  using GetGradient = SegmentOpGetGradient<
      ForwardOp,
      ReducerDef,
      ReducerGradient,
      true /*Sorted*/,
      true /*SparseFused*/>;
};
 
/**
 * @brief Unsorted segment reduction op with optional fused embedding lookup
 *
 * Base implementation for UnsortedSegmentXXX and UnsparseSortedSegmentXXX
 * depending on SparseFused static argument.
 *
 * Unlike the sorted version it allows to have "gaps" in segment ids.
 *
 * Inputs:
 *   0: DATA - input embedding to do lookups in
 *   1..P: AUX_ARG_<I> - optional additional arguments to be passed to the
 *                       reducer, should have the same first dimension as
 *                       SEGMENT_IDS (e.g. scalars in WeightedSum)
 *   # if SparseFused == true:
 *   P+1: INDICES - 1-D vector with indices to look up in DATA. Should have the
 *                  same dimension as SEGMENT_IDS
 *   # P+1 if SparseFused == false:
 *   P+1 or P+2: SEGMENT_IDS - unsorted segment ids 1-D vector
 *
 * Args:
 *   num_segments - allows to override the dimension of the output. If not set
 *                  it would be inferred from segment_ids tensor.
 *
 *
 * Output:
 *   Tensor with first dimension of K, where K is the max segment id + 1. Rest
 *   of dimensions are decided by reducer but usually are the same size as extra
 *   dimensions of DATA
 */
template <
    typename T,
    typename SIndex,
    class Context,
    class Reducer,
    bool SparseFused = true,
    class InputAccessor = BaseInputAccessor<T>>
class AbstractUnsortedSegmentOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
 
  template <class... Args>
  explicit AbstractUnsortedSegmentOp(Args&&... args)
      : Operator<Context>(std::forward<Args>(args)...),
        OP_SINGLE_ARG(int, "num_segments", num_segments_, -1) {}
 
  bool RunOnDevice() override {
    if (SparseFused) {
      return DispatchHelper<TensorTypes<int32_t, int64_t>>::call(
          this, Input(INDICES));
    } else {
      // type doesn't matter
      return DoRunWithType<int64_t>();
    }
  }
 
  template <typename IndexType>
  bool DoRunWithType() {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t in_block_size = Input(0).size_from_dim(1);
    return DispatchHelper<typename Reducer::FixedDispatch, IndexType>::call(
        this, in_block_size);
  }
 
  template <typename IndexType, int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& data = Input(0);
    auto& segment_ids = Input(SEGMENT_IDS);
 
    CAFFE_ENFORCE_EQ(1, segment_ids.dim(), "SEGMENT_IDS must be a vector");
    int64_t N = segment_ids.size(0);
    const int64_t M = data.size(0);
 
    const IndexType* idxs;
    if (SparseFused) { // static if
      auto& indices = Input(INDICES);
      CAFFE_ENFORCE_EQ(1, indices.dim(), "INDICES must be a vector");
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          N,
          indices.size(0),
          "SEGMENT_IDS must have the same length as INDICES");
      idxs = indices.template data<IndexType>();
    } else {
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          N, M, "DATA must have the same first dimension as SEGMENT_IDS");
    }
 
    // It would probably look nicer with varargs templates but it's too much
    // metaprogramming
    typename Reducer::Meta ctx;
    ctx.observeInput(0, data, 1);
    for (int i = 1; i < Reducer::kInputCount; ++i) {
      auto& aux_in = Input(i);
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          N,
          aux_in.size(0),
          "Input ",
          i,
          " must have the same first dim as SEGMENT_IDS");
      ctx.observeInput(i, aux_in, 1);
    }
 
    const SIndex* s_ids = segment_ids.template data<SIndex>();
    OPERATOR_NEEDS_FEATURE(
        inputAccessor_.observeInput(data),
        "Unsupported input type: ",
        data.dtype().name(),
        ".");
 
    // determine the number of segments
    SIndex K;
    if (num_segments_ != -1) {
      K = num_segments_;
    } else {
      K = 0;
      for (int64_t i = 0; i < N; ++i) {
        K = std::max(K, s_ids[i] + 1);
      }
    }
 
    vector<int64_t> shape;
    shape.push_back(K);
    ctx.appendOutputShape(&shape);
    auto* output = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    int64_t in_block_size = data.size_from_dim(1);
    int64_t out_block_size = output->size_from_dim(1);
    T* out = output->template mutable_data<T>();
 
    reducers_.clear();
    reducers_.reserve(K);
    for (int64_t i = 0; i < K; ++i) {
      reducers_.emplace_back(ctx, out + out_block_size * i, &context_);
    }
 
    for (int64_t i = 0; i < N; ++i) {
      auto s_id = s_ids[i];
      CAFFE_ENFORCE(
          0 <= s_id && s_id < K,
          "Segment id out of range: ",
          s_id,
          ", range 0 to ",
          K);
      IndexType idx;
      if (SparseFused) { // static if
        CAFFE_ENFORCE(
            0 <= idxs[i] && idxs[i] < M,
            "Index out of bounds: ",
            idxs[i],
            ", range 0 to ",
            M);
        idx = idxs[i];
      } else {
        idx = i;
      }
      reducers_[s_id].template process<FixedSize>(
          ctx, inputAccessor_.getBlockPtr(in_block_size, idx), i, &context_);
    }
 
    for (int64_t i = 0; i < K; ++i) {
      reducers_[i].template finish<FixedSize>(ctx, &context_);
    }
    // call reducers destructors (if there is any)
    reducers_.clear();
    return true;
  }
 
  enum {
    INDICES = Reducer::kInputCount,
    SEGMENT_IDS = Reducer::kInputCount + (SparseFused ? 1 : 0)
  };
  static constexpr int kSelfInputs = SparseFused ? 2 : 1;
  static constexpr int kNumInputs = Reducer::kInputCount + kSelfInputs;
 
 private:
  int64_t num_segments_;
  // member field to reuse memory
  vector<Reducer> reducers_;
  InputAccessor inputAccessor_;
};
 
// Gradient actually doesn't depend on whether sparse lookup is fused or not
template <typename T, typename SIndex, class Context, class ReducerGradient>
class AbstractUnsortedSegmentGradientOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractUnsortedSegmentGradientOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t grad_block_size = Input(SEGMENT_GRADS).size_from_dim(1);
    return DispatchHelper<typename ReducerGradient::FixedDispatch>::call(
        this, grad_block_size);
  }
 
  template <int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& segment_grads = Input(SEGMENT_GRADS);
    auto& segment_ids = Input(SEGMENT_IDS);
 
    CAFFE_ENFORCE_EQ(1, segment_ids.dim(), "SEGMENT_IDS must be a vector");
    int64_t N = segment_ids.size(0);
 
    typename ReducerGradient::Meta ctx(segment_grads, 1);
    for (int i = 0; i < ReducerGradient::originalInputs().size(); ++i) {
      auto& aux_in = Input(i);
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          N,
          aux_in.size(0),
          "Input ",
          i,
          " must have the same first dim as SEGMENT_IDS");
      ctx.observeOriginalInput(
          ReducerGradient::originalInputs()[i], aux_in, nullptr /*no grad*/, 1);
    }
 
    const SIndex* s_ids = segment_ids.template data<SIndex>();
    const T* s_grads = segment_grads.template data<T>();
 
    vector<int64_t> shape;
    shape.push_back(N);
    ctx.appendGradShape(&shape);
    auto* data_grads = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    int64_t d_block_size = data_grads->size_from_dim(1);
    const SIndex K = segment_grads.size(0);
    int64_t s_block_size = segment_grads.size_from_dim(1);
    T* out = data_grads->template mutable_data<T>();
 
    if (ReducerGradient::computeLength()) {
      segment_length_.resize(K, 0);
      for (int i = 0; i < N; ++i) {
        auto s_id = s_ids[i];
        CAFFE_ENFORCE(
            0 <= s_id && s_id < K,
            "Segment id out of range: ",
            s_id,
            ", range 0 to ",
            K);
        segment_length_[s_ids[i]]++;
      }
    }
 
    reducers_.clear();
    reducers_.reserve(K);
    for (SIndex i = 0; i < K; ++i) {
      reducers_.emplace_back(ctx, s_grads + s_block_size * i, &context_);
    }
 
    for (int64_t i = 0; i < N; ++i) {
      auto s_id = s_ids[i];
      if (ReducerGradient::computeLength()) {
        reducers_[s_id].template fillGrad<FixedSize>(
            ctx, out + d_block_size * i, i, &context_, segment_length_[s_id]);
      } else {
        reducers_[s_id].template fillGrad<FixedSize>(
            ctx, out + d_block_size * i, i, &context_, 0);
      }
    }
    // call reducers destructors (if there is any)
    reducers_.clear();
    return true;
  }
 
  // Input layout:
  //   orig_arg1, orig_arg2, ..., orig_argN, SEGMENT_GRADS, SEGMENT_IDS
  // orig_argXs represent original op's inputs and will be passed to the reducer
  // directly
  static constexpr int kNumInputs =
      ReducerGradient::originalInputs().size() + 2;
  enum _InputTags {
    SEGMENT_GRADS = ReducerGradient::originalInputs().size(),
    SEGMENT_IDS
  };
 
 private:
  // member field to reuse memory
  vector<ReducerGradient> reducers_;
  vector<int> segment_length_;
};
 
template <typename T, typename SIndex, typename Context, typename ReducerDef>
struct AbstractUnsortedSegmentDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "UnsortedSegment";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Applies '{op}' to each segment of input tensor. Segments ids can appear in
arbitrary order (unlike in SortedSegment{op}).
 
SEGMENT_IDS is a vector that maps each of the first dimension slices of the
DATA to a particular group (segment). Values belonging to the same segment are
aggregated together.
 
If `num_segments` argument is passed it would be used as a first dimension for
the output. Otherwise, it'd be dynamically calculated from as the max value of
SEGMENT_IDS plus one. Other output dimensions are inherited from the input
tensor.
 
{op_doc}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Arg(
        "num_segments",
        "Optional int argument specifying the number of output segments and "
        "thus the first dimension of the output");
    schema.Input(0, "DATA", "Input tensor, slices of which are aggregated.");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount,
        "SEGMENT_IDS",
        "Integer vector with the same length as the first dimension of DATA "
        "that maps each slice of DATA to one of the segments");
    schema.Output(
        0,
        "OUTPUT",
        "Aggregated output tensor. Has the first dimension of equal to the "
        "number of segments.");
    ReducerDef::PopulateSchema(schema);
  }
  using Reducer = typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>;
  using ReducerGradient =
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>;
  using ForwardOp = AbstractUnsortedSegmentOp<
      T,
      SIndex,
      Context,
      typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>,
      false>;
  using BackwardOp =
      AbstractUnsortedSegmentGradientOp<T, SIndex, Context, ReducerGradient>;
  using GetGradient = SegmentOpGetGradient<
      ForwardOp,
      ReducerDef,
      ReducerGradient,
      false /*Sorted*/,
      false /*SparseFused*/>;
};
 
template <typename T, typename SIndex, typename Context, typename ReducerDef>
struct AbstractSparseUnsortedSegmentDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "SparseUnsortedSegment";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Pulls in slices of the input tensor, groups them into segments and applies
'{op}' to each segment. Segments ids can appear in arbitrary order (unlike in
SparseSortedSegment{op}).
 
This op is basically Gather and UnsortedSegment{op} fused together.
 
INDICES should contain integers in range 0..N-1 where N is the first dimension
of DATA. INDICES represent which slices of DATA need to be pulled in.
 
SEGMENT_IDS is a vector that maps each referenced slice of the DATA to a
particular group (segment). Values belonging to the same segment are aggregated
together. SEGMENT_IDS should have the same dimension as INDICES.
 
If `num_segments` argument is passed it would be used as a first dimension for
the output. Otherwise, it'd be dynamically calculated from as the max value of
SEGMENT_IDS plus one. Other output dimensions are inherited from the input
tensor.
 
{op_doc}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Input(0, "DATA", "Input tensor, slices of which are aggregated.");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount,
        "INDICES",
        "Integer vector containing indices of the first dimension of DATA for "
        "the slices that are being aggregated");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount + 1,
        "SEGMENT_IDS",
        "Integer vector with the same length as INDICES that maps each slice "
        "of DATA referenced by INDICES to one of the segments");
    schema.Output(
        0,
        "OUTPUT",
        "Aggregated output tensor. Has the first dimension of equal to the "
        "number of segments.");
    ReducerDef::PopulateSchema(schema);
  }
  using Reducer = typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>;
  using ReducerGradient =
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>;
  using ForwardOp = AbstractUnsortedSegmentOp<T, SIndex, Context, Reducer>;
  // TODO(dzhulgakov): we're registering the same class twice here,
  // consider avoiding op duplication here
  using BackwardOp =
      AbstractUnsortedSegmentGradientOp<T, SIndex, Context, ReducerGradient>;
  using GetGradient = SegmentOpGetGradient<
      ForwardOp,
      ReducerDef,
      ReducerGradient,
      false /*Sorted*/,
      true /*SparseFused*/>;
};
 
/**
 * @brief Segment reduction op with optional fused embedding lookup
 *
 * Base implementation for LengthsXXX and SparseLengthsXXX depending
 * on SparseFused static argument.
 *
 * Inputs:
 *   0: DATA - input embedding to do lookups in
 *   1..P: AUX_ARG_<I> - optional additional arguments to be passed to the
 *                       reducer, should have the same first dimension as
 *                       LENGTHS (e.g. scalars in WeightedSum)
 *   # if SparseFused == true:
 *   P+1: INDICES - 1-D vector with indices to look up in DATA. Should have the
 *                  same dimension as LENGTHS
 *   # P+1 if SparseFused == false:
 *   P+1 or P+2: LENGTHS - lengths on indecies vector
 *
 * Output:
 *   Tensor with first dimension of K, where K = len(LENGTHS). Rest
 *   of dimensions are decided by reducer but usually are the same size as extra
 *   dimensions of DATA
 */
// TODO(dzhulgakov): for now it's implemented with incremental reducers because
// of fused sparse support. But using "lengths" representation actually implies
// continuous segments and thus range reducers can be used for non-sparse
// version.
 
template <
    typename TData,
    typename TLengths,
    class Context,
    class Reducer,
    bool SparseFused = true,
    class InputAccessor = BaseInputAccessor<TData>>
class AbstractLengthsOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractLengthsOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    if (SparseFused) {
      return DispatchHelper<TensorTypes<int32_t, int64_t>>::call(
          this, Input(INDICES));
    } else {
      // type doesn't matter
      return DoRunWithType<int64_t>();
    }
  }
 
  template <typename IndexType>
  bool DoRunWithType() {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t in_block_size = Input(0).size_from_dim(1);
    return DispatchHelper<typename Reducer::FixedDispatch, IndexType>::call(
        this, in_block_size);
  }
 
  template <typename IndexType, int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& dataInput = Input(0);
    auto& lengthsInput = Input(LENGTHS);
 
    CAFFE_ENFORCE_EQ(1, lengthsInput.dim(), "LENGTHS must be a vector");
    const int64_t dataSize = dataInput.size(0);
    // Either first dim the data or how much we pull in indexies from it
    int64_t dataToReduceSize;
    const int64_t outputSize = lengthsInput.size(0);
 
    const IndexType* indices;
    if (SparseFused) { // static if
      auto& indicesInput = Input(INDICES);
      CAFFE_ENFORCE_EQ(1, indicesInput.dim(), "INDICES must be a vector");
      indices = indicesInput.template data<IndexType>();
      dataToReduceSize = indicesInput.size(0);
    } else {
      dataToReduceSize = dataSize;
    }
 
    typename Reducer::Meta ctx;
    ctx.observeInput(0, dataInput, 1);
    for (int i = 1; i < Reducer::kInputCount; ++i) {
      auto& aux_in = Input(i);
      CAFFE_ENFORCE(
          dataToReduceSize == aux_in.size(0),
          "Input ",
          i,
          " must have the same first dim as SEGMENT_IDS");
      ctx.observeInput(i, aux_in, 1);
    }
 
    const TLengths* lengths = lengthsInput.template data<TLengths>();
 
    OPERATOR_NEEDS_FEATURE(
        inputAccessor_.observeInput(dataInput),
        "Unsupported input type: ",
        dataInput.dtype().name(),
        ".");
 
    vector<int64_t> shape{outputSize};
    ctx.appendOutputShape(&shape);
    auto* output = Output(0, shape, at::dtype<TData>());
 
    int64_t in_block_size = dataInput.size_from_dim(1);
    int64_t out_block_size = output->size_from_dim(1);
    TData* out = output->template mutable_data<TData>();
 
    int64_t dataIndex = 0;
    for (int64_t rangeIndex = 0; rangeIndex < outputSize; ++rangeIndex) {
      Reducer reducer(ctx, out + out_block_size * rangeIndex, &context_);
      for (int64_t start = dataIndex; dataIndex < start + lengths[rangeIndex];
           ++dataIndex) {
        IndexType idx;
        if (SparseFused) { // static if
          idx = indices[dataIndex];
          CAFFE_ENFORCE(
              0 <= idx && idx < dataSize,
              "The ",
              dataIndex,
              "th index from the input indices is out of bounds: ",
              idx,
              " vs. valid range 0 to ",
              dataSize);
        } else {
          idx = dataIndex;
          CAFFE_ENFORCE(
              0 <= idx && idx < dataSize,
              "When calculating the ",
              rangeIndex,
              "th output with length=",
              lengths[rangeIndex],
              ", the index is out of bounds: ",
              idx,
              " vs. valid range 0 to ",
              dataSize);
        }
 
        const TData* input = inputAccessor_.getBlockPtr(in_block_size, idx);
        reducer.template process<FixedSize>(ctx, input, dataIndex, &context_);
      }
      reducer.template finish<FixedSize>(ctx, &context_);
    }
    CAFFE_ENFORCE(
        dataIndex == dataToReduceSize, dataIndex, " != ", dataToReduceSize);
 
    return true;
  }
 
  enum {
    INDICES = Reducer::kInputCount,
    LENGTHS = Reducer::kInputCount + (SparseFused ? 1 : 0)
  };
  static constexpr int kSelfInputs = SparseFused ? 2 : 1;
  static constexpr int kNumInputs = Reducer::kInputCount + kSelfInputs;
 
 private:
  InputAccessor inputAccessor_;
};
 
/*
 * Some notice:
 * 1. Gradient actually doesn't depend on whether sparse lookup is fused or not
 * 2. INDICES are not used in CPU version, but they are needed in async CUDA
 *    version. So we register 3 input version for CPU as gradient op for
 *    GPU/CPU convert. We then register 2 input version for CPU for backward
 *    compatibility with older nets.
 */
template <
    typename T,
    typename TLengths,
    class Context,
    class ReducerGradient,
    bool GradientNeedIndices = false>
class AbstractLengthsGradientOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractLengthsGradientOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t gradBlockSize = Input(SEGMENT_GRADS).size_from_dim(1);
    return DispatchHelper<typename ReducerGradient::FixedDispatch>::call(
        this, gradBlockSize);
  }
 
  template <int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& segmentGradsInput = Input(SEGMENT_GRADS);
    auto& lengthsInput = Input(LENGTHS);
 
    CAFFE_ENFORCE(lengthsInput.dim() == 1, "LENGTHS must be a vector");
    int64_t reducedDataSize = 0;
    int64_t numSegments = lengthsInput.size(0);
    CAFFE_ENFORCE(segmentGradsInput.dim() > 0);
    CAFFE_ENFORCE(numSegments == segmentGradsInput.size(0));
    const TLengths* lengths = lengthsInput.template data<TLengths>();
    for (int64_t i = 0; i < numSegments; ++i) {
      reducedDataSize += lengths[i];
    }
 
    typename ReducerGradient::Meta ctx(segmentGradsInput, 1);
    for (int i = 0; i < ReducerGradient::originalInputs().size(); ++i) {
      auto& aux_in = Input(i);
      CAFFE_ENFORCE_EQ(
          reducedDataSize,
          aux_in.size(0),
          "Input ",
          i,
          " must have the same first dim as SEGMENT_IDS");
      ctx.observeOriginalInput(
          ReducerGradient::originalInputs()[i], aux_in, nullptr /*no grad*/, 1);
    }
 
    const T* segmentGrads = segmentGradsInput.template data<T>();
 
    vector<int64_t> shape;
    shape.push_back(reducedDataSize);
    ctx.appendGradShape(&shape);
    auto* dataGradsOutput = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    int64_t dataGradsBlockSize = dataGradsOutput->size_from_dim(1);
    int64_t segmentBlockSize = segmentGradsInput.size_from_dim(1);
    T* dataGrads = dataGradsOutput->template mutable_data<T>();
 
    int64_t dataIndex = 0;
    for (int64_t rangeIndex = 0; rangeIndex < numSegments; ++rangeIndex) {
      ReducerGradient reducer(
          ctx, segmentGrads + segmentBlockSize * rangeIndex, &context_);
      for (int64_t start = dataIndex; dataIndex < start + lengths[rangeIndex];
           ++dataIndex) {
        reducer.template fillGrad<FixedSize>(
            ctx,
            dataGrads + dataGradsBlockSize * dataIndex,
            dataIndex,
            &context_,
            lengths[rangeIndex]);
      }
    }
    CAFFE_ENFORCE(
        dataIndex == reducedDataSize, dataIndex, " != ", reducedDataSize);
    return true;
  }
 
  // Input layout:
  //   orig_arg1, orig_arg2, ..., orig_argN, SEGMENT_GRADS, LENGTHS, INDICES
  // orig_argXs represent original op's inputs and will be passed to the reducer
  // directly
  static constexpr int kNumInputs = ReducerGradient::originalInputs().size() +
      2 + (GradientNeedIndices ? 1 : 0);
  enum _InputTags {
    SEGMENT_GRADS = ReducerGradient::originalInputs().size(),
    LENGTHS,
    INDICES
  };
};
 
// Version of gradient that requires the main input and thus needs to receive
// length, indices and other stuff
template <
    typename Tembedding,
    typename T,
    typename TLengths,
    class Context,
    class ReducerGradient,
    bool SparseFused = true,
    bool GradientNeedIndices = false>
class AbstractLengthsWithMainInputGradientOp : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractLengthsWithMainInputGradientOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    if (SparseFused) {
      return DispatchHelper<TensorTypes<int32_t, int64_t>>::call(
          this, Input(INDICES));
    } else {
      // type doesn't matter
      return DoRunWithType<int64_t>();
    }
  }
 
  template <typename IndexType>
  bool DoRunWithType() {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class
    int64_t in_block_size = Input(SEGMENT_GRADS).size_from_dim(1);
    return DispatchHelper<typename ReducerGradient::FixedDispatch, IndexType>::
        call(this, in_block_size);
  }
 
  template <typename IndexType, int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& dataInput = Input(DATA_INPUT);
    auto& segmentGradsInput = Input(SEGMENT_GRADS);
    auto& lengthsInput = Input(LENGTHS);
 
    CAFFE_ENFORCE(lengthsInput.dim() == 1, "LENGTHS must be a vector");
    int64_t numSegments = lengthsInput.size(0);
    CAFFE_ENFORCE(segmentGradsInput.dim() > 0);
    CAFFE_ENFORCE(numSegments == segmentGradsInput.size(0));
    const TLengths* lengths = lengthsInput.template data<TLengths>();
 
    typename ReducerGradient::Meta ctx(segmentGradsInput, 1);
    for (int i = 0; i < ReducerGradient::originalInputs().size(); ++i) {
      int aux_num = ReducerGradient::originalInputs()[i];
      auto& aux_in = Input(i);
      auto* aux_grad = aux_num < OutputSize() ? Output(aux_num) : nullptr;
      ctx.observeOriginalInput(aux_num, aux_in, aux_grad, 1);
    }
 
    // Either first dim the data or how much we pull in indexies from it
    int64_t dataToReduceSize;
    const IndexType* indices = nullptr;
    if (SparseFused) { // static if
      auto& indicesInput = Input(INDICES);
      indices = indicesInput.template data<IndexType>();
      dataToReduceSize = indicesInput.size(0);
    } else {
      dataToReduceSize = dataInput.size(0);
    }
 
    const T* segmentGrads = segmentGradsInput.template data<T>();
 
    vector<int64_t> shape;
    shape.push_back(dataToReduceSize);
    ctx.appendGradShape(&shape);
    auto* dataGradsOutput = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    int64_t dataGradsBlockSize = dataGradsOutput->size_from_dim(1);
    int64_t segmentBlockSize = segmentGradsInput.size_from_dim(1);
    T* dataGrads = dataGradsOutput->template mutable_data<T>();
 
    const Tembedding* data = dataInput.template data<Tembedding>();
    int64_t dataIndex = 0;
    for (int64_t rangeIndex = 0; rangeIndex < numSegments; ++rangeIndex) {
      ReducerGradient reducer(
          ctx, segmentGrads + segmentBlockSize * rangeIndex, &context_);
      for (int64_t start = dataIndex; dataIndex < start + lengths[rangeIndex];
           ++dataIndex) {
        IndexType data_pos;
        // No range checking, should've been verified in forward pass
        if (SparseFused) { // static if
          data_pos = indices[dataIndex];
        } else {
          data_pos = dataIndex;
        }
        reducer.template fillGradWithMainInput<FixedSize>(
            ctx,
            data + dataGradsBlockSize * data_pos,
            dataGrads + dataGradsBlockSize * dataIndex,
            dataIndex,
            &context_,
            lengths[rangeIndex]);
      }
    }
    return true;
  }
 
  // Input layout:
  //   orig_arg1, orig_arg2, ..., orig_argN, SEGMENT_GRADS, LENGTHS,
  //      DATA_INPUT, [INDICES]
  // orig_argXs represent original op's inputs and will be passed to the reducer
  // directly
  static constexpr int kNumInputs = ReducerGradient::originalInputs().size() +
      3 + (SparseFused ? 1 : 0) + (GradientNeedIndices ? 1 : 0);
  enum _InputTags {
    SEGMENT_GRADS = ReducerGradient::originalInputs().size(),
    LENGTHS,
    DATA_INPUT,
    INDICES,
  };
};
 
// Version of gradient that requires the main input as well as the output of the
// forward op.
template <typename T, typename TLengths, class Context, class ReducerGradient>
class AbstractLengthsWithMainInputAndForwardOutputGradientOp
    : public Operator<Context> {
 public:
  USE_OPERATOR_CONTEXT_FUNCTIONS;
  USE_SIMPLE_CTOR_DTOR(AbstractLengthsWithMainInputAndForwardOutputGradientOp);
 
  bool RunOnDevice() override {
    // If more complicated fixed size logic becomes necessary, it can be moved
    // to the reducer class.
    int64_t in_block_size = Input(SEGMENT_GRADS).size_from_dim(1);
    return DispatchHelper<typename ReducerGradient::FixedDispatch>::call(
        this, in_block_size);
  }
 
  template <int FixedSize>
  bool DoRunWithValue() {
    auto& dataInput = Input(DATA_INPUT);
    auto& segmentGradsInput = Input(SEGMENT_GRADS);
    auto& lengthsInput = Input(LENGTHS);
    auto& forwardOutputInput = Input(FORWARD_OUTPUT);
 
    CAFFE_ENFORCE(lengthsInput.dim() == 1, "LENGTHS must be a vector");
    int64_t numSegments = lengthsInput.size(0);
    CAFFE_ENFORCE(segmentGradsInput.dim() > 0);
    CAFFE_ENFORCE(numSegments == segmentGradsInput.size(0));
    const TLengths* lengths = lengthsInput.template data<TLengths>();
 
    typename ReducerGradient::Meta ctx(segmentGradsInput, 1);
    for (int i = 0; i < ReducerGradient::originalInputs().size(); ++i) {
      int aux_num = ReducerGradient::originalInputs()[i];
      auto& aux_in = Input(i);
      auto* aux_grad = aux_num < OutputSize() ? Output(aux_num) : nullptr;
      ctx.observeOriginalInput(aux_num, aux_in, aux_grad, 1);
    }
 
    CAFFE_ENFORCE(forwardOutputInput.dim() > 0);
    CAFFE_ENFORCE(numSegments == forwardOutputInput.size(0));
    const T* forwardOutput = forwardOutputInput.template data<T>();
 
    int64_t dataToReduceSize = dataInput.size(0);
 
    const T* segmentGrads = segmentGradsInput.template data<T>();
 
    vector<int64_t> shape;
    shape.push_back(dataToReduceSize);
    ctx.appendGradShape(&shape);
    auto* dataGradsOutput = Output(0, shape, at::dtype<T>());
 
    int64_t dataGradsBlockSize = dataGradsOutput->size_from_dim(1);
    int64_t segmentBlockSize = segmentGradsInput.size_from_dim(1);
    T* dataGrads = dataGradsOutput->template mutable_data<T>();
 
    const T* data = dataInput.template data<T>();
 
    int64_t dataIndex = 0;
    for (int64_t rangeIndex = 0; rangeIndex < numSegments; ++rangeIndex) {
      ReducerGradient reducer(
          ctx, segmentGrads + segmentBlockSize * rangeIndex, &context_);
      for (int64_t start = dataIndex; dataIndex < start + lengths[rangeIndex];
           ++dataIndex) {
        // No range checking, should've been verified in forward pass
        reducer.template fillGradWithMainInputAndForwardOutput<FixedSize>(
            ctx,
            data + dataGradsBlockSize * dataIndex,
            dataGrads + dataGradsBlockSize * dataIndex,
            forwardOutput + segmentBlockSize * rangeIndex,
            dataIndex,
            &context_,
            lengths[rangeIndex]);
      }
    }
    return true;
  }
 
  // Input layout:
  //   orig_arg1, orig_arg2, ..., orig_argN, FORWARD_OUTPUT, SEGMENT_GRADS,
  //      LENGTHS, DATA_INPUT
  // orig_argXs represent original op's inputs and will be passed to the reducer
  // directly
  static constexpr int kNumInputs =
      ReducerGradient::originalInputs().size() + 4;
  enum _InputTags {
    FORWARD_OUTPUT = ReducerGradient::originalInputs().size(),
    SEGMENT_GRADS,
    LENGTHS,
    DATA_INPUT,
  };
};
 
// base implementation of sparse/non-sparse gradient computation
template <
    typename ForwardOp,
    typename ReducerDef,
    typename ReducerGradient,
    bool SparseFused,
    bool GradientNeedIndices = false>
struct LengthsOpGetGradient : public GradientMakerBase {
  using GradientMakerBase::GradientMakerBase;
  vector<OperatorDef> GetGradientDefs() override {
    vector<string> grad_ins;
    string suffix = "Gradient";
    for (const int i : ReducerGradient::originalInputs()) {
      grad_ins.push_back(I(i));
    }
    if (ReducerGradient::requiresForwardOutput()) {
      grad_ins.push_back(O(0));
      CAFFE_ENFORCE(
          !SparseFused,
          "Forward pass output not yet supported as input for backward pass "
          "for SparseLengthsXXX operators");
      suffix = "AndForwardOutput" + suffix;
    }
    grad_ins.push_back(GO(0));
    grad_ins.push_back(I(ForwardOp::LENGTHS));
    bool indices_pushed = false;
    if (ReducerGradient::requiresDataInput(Def())) {
      grad_ins.push_back(I(0));
      if (SparseFused) {
        grad_ins.push_back(I(ForwardOp::INDICES));
        indices_pushed = true;
      }
      suffix = "WithMainInput" + suffix;
    }
    if (GradientNeedIndices && !indices_pushed) {
      if (SparseFused) {
        grad_ins.push_back(I(ForwardOp::INDICES));
      } else {
        // Hacky: using Input as Indices, remove this after we have specialized
        // cuda LengthsIndicesInGradientSumGradient
        grad_ins.push_back(I(0));
      }
    }
    vector<string> grad_outs;
    grad_outs.push_back({SparseFused ? GI_V(0) : GI(0)});
    int aux_grads = ReducerGradient::numAuxInputsWithGrads(Def());
    for (int i = 1; i <= aux_grads; ++i) {
      grad_outs.push_back(GI(i));
    }
    vector<OperatorDef> r{CreateOperatorDef(
        string(SparseFused ? "SparseLengths" : "Lengths") +
            string(GradientNeedIndices ? "IndicesInGradient" : "") +
            ReducerDef::name + suffix,
        "",
        grad_ins,
        grad_outs)};
    if (SparseFused) {
      SetSparse(0, I(ForwardOp::INDICES), GI_V(0));
    }
    return r;
  }
};
 
template <
    typename T,
    typename SIndex,
    typename Context,
    typename ReducerDef,
    bool GradientNeedIndices = false>
struct AbstractLengthsDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "Lengths";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Applies '{op}' to each segment of the input tensor. Segments are defined
by their *LENGTHS*. *LENGTHS* is a vector that maps each of the slices of
*DATA* to a particular segment. Values belonging to the same segment are
aggregated together and considered for the '{op}' operation.
 
For example *LENGTHS = [2, 1]* stands for segments *DATA[0..1]* and *DATA[2]*
 
The sum of elements in *LENGTHS* must equal the number of elements in the first
dimension of *DATA*. The length of *OUTPUT* is equal to the number of input
segments, i.e. len(*LENGTHS*).
 
{op_doc}
 
{extra}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Input(0, "DATA", "Input tensor, slices of which are aggregated.");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount,
        "LENGTHS",
        "Vector with the same sum of elements as the first dimension of DATA");
    schema.Output(
        0,
        "OUTPUT",
        "Aggregated output tensor. Has the first dimension of len(LENGTHS) ");
    schema.TensorInferenceFunction(
        [](const OperatorDef& def, const vector<TensorShape>& in) {
          vector<TensorShape> out(0);
          TensorShape output;
          for (int d : in[Reducer::kInputCount].dims()) {
            output.add_dims(d);
          }
          for (int j = 1; j < in[0].dims_size(); j++) {
            output.add_dims(in[0].dims(j));
          }
          output.set_data_type(in[0].data_type());
          out.push_back(output);
          return out;
        });
    ReducerDef::PopulateSchema(schema);
  }
  using Reducer = typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>;
  using ReducerGradient =
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>;
  using ForwardOp = AbstractLengthsOp<T, SIndex, Context, Reducer, false>;
  using BackwardOp =
      AbstractLengthsGradientOp<T, SIndex, Context, ReducerGradient>;
  using WithMainInputBackwardOp = AbstractLengthsWithMainInputGradientOp<
      T,
      T,
      SIndex,
      Context,
      ReducerGradient,
      false>;
  using WithMainInputAndForwardOutputBackwardOp =
      AbstractLengthsWithMainInputAndForwardOutputGradientOp<
          T,
          SIndex,
          Context,
          ReducerGradient>;
  using GetGradient = LengthsOpGetGradient<
      ForwardOp,
      ReducerDef,
      ReducerGradient,
      false /*SparseFused*/,
      GradientNeedIndices>;
};
 
OpSchema::Cost CostInferenceForSparseLengths(
    const OperatorDef& def,
    const vector<TensorShape>& inputs,
    bool use_weight);
 
template <
    typename T,
    typename SIndex,
    typename Context,
    typename ReducerDef,
    bool GradientNeedIndices = false>
struct AbstractSparseLengthsDef {
  using OpDef = ReducerDef;
  static constexpr const char* basename = "SparseLengths";
  static constexpr const char* doc = R"DOC(
Pulls in slices of the input tensor, groups them into segments and applies
'{op}' to each segment. Segments are defined by their LENGTHS.
 
This op is basically Gather and Lengths{op} fused together.
 
INDICES should contain integers in range 0..N-1 where N is the first dimension
of DATA. INDICES represent which slices of DATA need to be pulled in.
 
LENGTHS is a vector that defines slice sizes by first dimention of DATA. Values
belonging to the same segment are aggregated together. sum(LENGTHS) has
to match INDICES size.
 
The first dimension of the output is equal to the number of input segment,
i.e. `len(LENGTHS)`. Other dimensions are inherited from the input tensor.
 
{op_doc}
  )DOC";
  static void PopulateSchema(OpSchema& schema) {
    schema.Input(0, "DATA", "Input tensor, slices of which are aggregated.");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount,
        "INDICES",
        "Integer vector containing indices of the first dimension of DATA for "
        "the slices that are being aggregated");
    schema.Input(
        Reducer::kInputCount + 1,
        "LENGTHS",
        "Non negative vector with sum of elements equal to INDICES length");
    schema.Output(
        0,
        "OUTPUT",
        "Aggregated output tensor. Has the first dimension of K "
        "(the number of segments).");
    schema.TensorInferenceFunction(
        [](const OperatorDef&, const std::vector<TensorShape>& input_types) {
          std::vector<TensorShape> out(1);
          out[0] = input_types[0];
          out[0].set_dims(0, input_types[Reducer::kInputCount + 1].dims(0));
          return out;
        });
    ReducerDef::PopulateSchema(schema);
 
    schema.CostInferenceFunction(
        [](const OperatorDef& def,
           const vector<TensorShape>& inputs) -> OpSchema::Cost {
          return CostInferenceForSparseLengths(
              def, inputs, strcmp(OpDef::name, "WeightedSum") == 0);
        });
  }
  using Reducer = typename ReducerDef::template Reducer<T, Context>;
  using ReducerGradient =
      typename ReducerDef::template ReducerGradient<T, Context>;
  using ForwardOp = AbstractLengthsOp<T, SIndex, Context, Reducer>;
  // TODO(dzhulgakov): we're registering the same class twice here,
  // consider avoiding op duplication here
  // Note: registering 2 input version for now because of naming in the macro,
  // will register 3 input version alone
  /* INDICES are not used in CPU version, but they are needed in async CUDA
   *    version. So we register 3 input version for CPU as gradient op for
   *    GPU/CPU convert. We then register 2 input version for CPU for backward
   *    compatibility with older nets.
   */
  using BackwardOp = AbstractLengthsGradientOp<
      T,
      SIndex,
      Context,
      ReducerGradient,
      false /*GradientNeedIndices*/>;
  using WithMainInputBackwardOp = AbstractLengthsWithMainInputGradientOp<
      T,
      T,
      SIndex,
      Context,
      ReducerGradient>;
  // Will return 3 input version. This is aliging new CPU/GPU nets.
  using GetGradient = LengthsOpGetGradient<
      ForwardOp,
      ReducerDef,
      ReducerGradient,
      true /*SparseFused*/,
      GradientNeedIndices>;
};
} // namespace caffe2
 
#endif // CAFFE2_OPERATORS_SEGMENT_REDUCTION_OP_H_