CANN/metadef：计算图元数据定义的轻量工具库与代码实践

摘要

在计算图类项目中，不同模块对图节点、边的描述格式不统一，会导致数据交互成本高。CANN生态下的metadef仓库，是一套专注计算图元数据标准化定义的工具库，通过统一的结构体与接口，规范图节点、图结构的描述格式，降低跨模块图数据交互的复杂度。本文从代码结构、核心元定义实现、图构建示例三个维度，解读metadef的实用价值。

一、metadef仓库的定位：计算图的"统一描述器"

metadef是CANN生态中负责计算图元数据标准化定义的工具库，核心解决"跨模块图数据格式不兼容"的问题------通过预定义图节点、图结构的结构体，统一图元素（节点类型、输入输出、属性）的描述规则，让不同模块（如图优化、图执行）能基于同一套格式交互图数据。

其核心能力包括：

统一图节点的元数据结构（类型、参数、输入输出）；
提供图结构的基础描述接口（节点添加、属性查询）；
轻量无依赖，可直接嵌入各类计算图项目。

二、metadef的代码架构：极简元定义集合

metadef采用"结构定义+基础接口"的轻量架构，代码聚焦元数据描述，无冗余逻辑：

复制代码

metadef/
├── include/          # 接口头文件：预定义图元数据结构
│   └── metadef_graph.h
├── src/              # 实现层：图元数据的基础操作接口
│   └── metadef_graph.c
└── examples/         # 集成示例：用metadef构建简单计算图
    └── graph_meta_demo.c

三、核心实现：图元数据的标准化定义

以下是metadef中核心图元数据结构的代码逻辑：

1. 接口定义（include/metadef_graph.h）

c 复制代码

#ifndef METADEF_GRAPH_H
#define METADEF_GRAPH_H

#include <stddef.h>

// 图节点类型枚举
typedef enum {
    NODE_TYPE_ADD,   // 加法节点
    NODE_TYPE_MUL,   // 乘法节点
    NODE_TYPE_UNKNOWN
} NodeType;

// 图节点元数据结构体
typedef struct {
    char name[32];    // 节点名称
    NodeType type;    // 节点类型
    size_t in_num;    // 输入端口数
    size_t out_num;   // 输出端口数
    float params[8];  // 节点参数（如乘法系数）
} GraphNode;

// 计算图结构体
typedef struct {
    GraphNode *nodes; // 节点数组
    size_t node_cnt;  // 节点数量
    size_t max_nodes; // 最大节点容量
} GraphMeta;

/**
 * @brief 创建计算图元数据结构
 * @param max_nodes 图的最大节点数
 * @return 图元数据句柄，失败返回NULL
 */
GraphMeta* metadef_graph_create(size_t max_nodes);

/**
 * @brief 向图中添加节点
 * @param graph 图元数据句柄
 * @param node 待添加的节点
 * @return 0表示成功，-1表示节点数已满
 */
int metadef_graph_add_node(GraphMeta* graph, const GraphNode* node);

/**
 * @brief 获取图中指定节点
 * @param graph 图元数据句柄
 * @param idx 节点索引
 * @return 节点指针，失败返回NULL
 */
GraphNode* metadef_graph_get_node(GraphMeta* graph, size_t idx);

/**
 * @brief 销毁图元数据结构
 * @param graph 图元数据句柄
 */
void metadef_graph_destroy(GraphMeta* graph);

#endif // METADEF_GRAPH_H

2. 核心实现（src/metadef_graph.c）

c 复制代码

#include "metadef_graph.h"
#include <string.h>
#include <stdlib.h>

GraphMeta* metadef_graph_create(size_t max_nodes) {
    if (max_nodes == 0) return NULL;
    GraphMeta* graph = malloc(sizeof(GraphMeta));
    graph->nodes = calloc(max_nodes, sizeof(GraphNode));
    graph->node_cnt = 0;
    graph->max_nodes = max_nodes;
    return graph;
}

int metadef_graph_add_node(GraphMeta* graph, const GraphNode* node) {
    if (!graph || !node || graph->node_cnt >= graph->max_nodes) {
        return -1;
    }
    memcpy(&graph->nodes[graph->node_cnt], node, sizeof(GraphNode));
    graph->node_cnt++;
    return 0;
}

GraphNode* metadef_graph_get_node(GraphMeta* graph, size_t idx) {
    if (!graph || idx >= graph->node_cnt) {
        return NULL;
    }
    return &graph->nodes[idx];
}

void metadef_graph_destroy(GraphMeta* graph) {
    if (graph) {
        free(graph->nodes);
        free(graph);
    }
}

四、集成示例：用metadef构建计算图元数据

c 复制代码

#include <stdio.h>
#include "metadef_graph.h"

int main() {
    // 创建最大容量为2的计算图
    GraphMeta* graph = metadef_graph_create(2);
    if (!graph) {
        printf("图元数据结构创建失败！\n");
        return -1;
    }

    // 定义加法节点
    GraphNode add_node = {
        .name = "add_node1",
        .type = NODE_TYPE_ADD,
        .in_num = 2,
        .out_num = 1
    };
    // 添加到图中
    if (metadef_graph_add_node(graph, &add_node) != 0) {
        printf("添加加法节点失败！\n");
        metadef_graph_destroy(graph);
        return -1;
    }

    // 获取节点并打印信息
    GraphNode* node = metadef_graph_get_node(graph, 0);
    printf("图节点信息：\n");
    printf("名称：%s\n", node->name);
    printf("类型：%s\n", node->type == NODE_TYPE_ADD ? "加法" : "未知");

    metadef_graph_destroy(graph);
    return 0;
}

五、总结

metadef通过标准化的图元数据结构，让计算图的描述格式在不同模块间统一，避免了自定义格式带来的兼容问题。其轻量无依赖的特性，可快速嵌入各类计算图相关项目，是降低跨模块交互成本的实用工具。

CANN/metadef：计算图元数据定义的轻量工具库与代码实践

摘要

一、metadef仓库的定位：计算图的"统一描述器"

二、metadef的代码架构：极简元定义集合

三、核心实现：图元数据的标准化定义

1. 接口定义（include/metadef_graph.h）

2. 核心实现（src/metadef_graph.c）

四、集成示例：用metadef构建计算图元数据

五、总结

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