pytorch中state_dict()和named_parameters()的差别，以及model.buffer/model.parameter

在使用pytorch过程中，我发现了torch中存在3个功能极其类似的方法，它们分别是model.parameters()、model.named_parameters()和model.state_dict()，下面就具体来说说这三个函数的差异
首先，说说比较接近的model.parameters()和model.named_parameters()。这两者唯一的差别在于，named_parameters()返回的list中，每个元祖打包了2个内容，分别是layer-name和layer-param，而parameters()只有后者。后面只谈model.named_parameters()和model.state_dict()间的差别。

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它们的差异主要体现在3方面：

• 返回值类型不同
• 存储的模型参数的种类不同
• 返回的值的require_grad属性不同

首先说第一个，这很简单，model.state_dict()是将layer_name : layer_param的键值信息存储为dict形式，而model.named_parameters()则是打包成一个元祖然后再存到list当中；
第二，model.state_dict()存储的是该model中包含的所有layer中的所有参数；而model.named_parameters()则只保存可学习、可被更新的参数，model.buffer()中的参数不包含在model.named_parameters()中
最后，model.state_dict()所存储的模型参数tensor的require_grad属性都是False，而model.named_parameters()的require_grad属性都是True

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最后，再说说nn.Parameters()

实际上，我们以上提到的model.parameters()、model.named_parameters()都和这个module有关，毕竟模型参数在初始化中就是用这个模块被实例化的。以神经网络中最常见的nn.Linear()为例，这是pytorch1.4的nn.Linear()源码：

class Linear(Module):
	 __constants__ = ['bias']
    def __init__(self, in_features, out_features, bias=True):
        super(Linear, self).__init__()
        self.in_features = in_features
        self.out_features = out_features
        self.weight = Parameter(torch.Tensor(out_features, in_features))
        if bias:
            self.bias = Parameter(torch.Tensor(out_features))
        else:
            self.register_parameter('bias', None)
        self.reset_parameters()

如上代码第7、第9行，大家可以发现，我们新建的线性层的参数weight和bias的初始化，都是使用nn.Parameters()做的，那么我们再看看这个module的玄机（同样是torch源码）：

class Parameter(torch.Tensor):
    def __new__(cls, data=None, requires_grad=True):
        if data is None:
            data = torch.Tensor()
        return torch.Tensor._make_subclass(cls, data, requires_grad)

注意第2行，这里正是说明为何model.parameters()迭代出来的所有参数的require_grad属性都是True了，因为它们在被创建时，默认的require_grad就是True。这也符合逻辑，即，使用nn.Parameter()创建的变量是模型参数，本就是要参与学习和更新的；而不参与模型学习和更新的呢？我们再看一个例子：

class _BatchNorm(Module):
    def __init__(self, num_features, eps=1e-5, momentum=0.1, affine=True,  track_running_stats=True):
        super(_BatchNorm, self).__init__()
        self.num_features = num_features
        self.eps = eps
        self.momentum = momentum
        self.affine = affine
        self.track_running_stats = track_running_stats
        if self.affine:
            self.weight = Parameter(torch.Tensor(num_features))
            self.bias = Parameter(torch.Tensor(num_features))
        else:
            self.register_parameter('weight', None)
            self.register_parameter('bias', None)
        if self.track_running_stats:
            self.register_buffer('running_mean', torch.zeros(num_features))
            self.register_buffer('running_var', torch.ones(num_features))
            self.register_buffer('num_batches_tracked', torch.tensor(0, dtype=torch.long))
        else:
            self.register_parameter('running_mean', None)
            self.register_parameter('running_var', None)
            self.register_parameter('num_batches_tracked', None)
        self.reset_parameters()

如以上代码16-18行，这一行定义的三个参数是不参与模型学习的，所以定义在buffer中，buffer的定义方法为self.register_buffer()，所以模型不参与学习和更新的参数是这样定义的、