pytorch中nn.functional和nn.Module的区别

在pytorch中有两个常用的模块，分别是nn.functional和nn.Module，这二者能够实现一些网络层的定义，对于nn中大多数的layer，在nn.functional中都有对应的函数算子。

这二者但也并非相同，还是存在区别的：

• nn.Module中实现的layer是一个特殊的类，继承了nn.Module，例如 class Layer(nn.Module)，对于继承了nn.Module的层结构，他们能够自动提取可学习参数，并且内部已经实现好了forward函数。
• nn.functional实现的layer是一个函数，可以直接调用，不需要实例化，对于这些函数内部是没有可学习参数的。

x = torch.randn(2, 3)
y_1 = nn.ReLU()(x)
y_2 = nn.functional.relu(x)

那么为什么同样功能要设计两个接口呢？

对于模型具有可学习参数，例如Conv2d、Linear等，最好使用nn.Module，因为继承了nn.Module能够自动提取可学习参数，也可以使用nn.functional来实现，但是这样较为复杂，需要自己手动设置参数Parameter然后传入。

如果模型不具备可学习参数，例如ReLU、MaxPool2d等，使用nn.functional和nn.Module都可以。

但是有特例，nn.Dropout，最好使用nn.Module，虽然它没有可学习参数，但是这个层有个特点就是训练和推理不同，如果使用nn.Module来实现，这时就可以使用model.train()和model.eval()来区分。

x = torch.randn(10, 4)
w = torch.randn(3, 4)
b = torch.randn(1, 3)
y = F.linear(x, w, b)
print(y.shape)

需要手动定义参数Parameter来实现，还有一种写法：

class Linear(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.w = torch.randn(3, 4)
        self.b = torch.randn(1, 3)
    def forward(self, x):
        return F.linear(x, w, b)

这两种写法是一样的，对于刚入门一般都是采用下面写法，利用定义好的层，采用自定义参数写法来说能够更灵活，能够实现更为复杂的操作。

class Linear(nn.Module):
    def __init__(self):
        super().__init__()
        self.linear = nn.Linear(4, 3)
    def forward(self, x):
        return self.linear(x)