近期，我在写深度学习相关的C++部署时候，往往想更好的提速，将更多类似矩阵相关的运算交给CUDA处理，以此提高推理速度。然，cuda编程入门较为复杂，想简单对图像预处理，通过指针指向减少host到device时间，或模型预测后device上处理完后，数据在device到host输出结果等，这些将会涉及很多知识。基于此，我将会出一个系列的CUDA教程，可帮助读者从零基础熟练掌握cuda使用。最重要的是，因我更多是应用型工作，我的教程将直接简单说明CUDA应用，并附有代码，可直接上手实战。我的想法是不要掌握很多cuda繁杂冗余理论，直接上手使用，最终可将深度学习模型相关cpu计算方法搬运到cuda核函数计算。我的教程，主要分为以下几个内容：
1.预备知识，指针
2.visual studio搭建环境
3.cuda相关理论
4.索引与实战
5.内存相关实战
6.cuda部署yolo模型
...
一：指针篇
①.指针与cuda编程的关系
cuda将使用stream方式控制计算，基本使用指针的方式进行数据拷贝或者开辟内存等，为此学习cuda编码需了解指针相关基础。
具体代码展示示例如下：
cuda个人编写示例：
CUDA_CHECK(cudaMallocHost((void**)&img_buffer_host, max_image_size * 3));
// prepare input data in device memory
CUDA_CHECK(cudaMalloc((void**)&img_buffer_device, max_image_size * 3));
cuda源码示例：
extern __host__ cudaError_t CUDARTAPI cudaMallocHost(void **ptr, size_t size);
inline __device__ cudaError_t CUDARTAPI cudaMalloc(void **p, size_t s)
{
return cudaErrorUnknown;
}
以上代码为内存分配示例，可看出使用了指针，因此我们调用cuda相关函数需要大量涉及指针相关方法。
②.指针定义：指针是一个值为内存地址的变量或者数据对象。指针变量的值是地址。
如：*p表示定义指针，实际p是指针，指针变量名为p，那么我们可以通过 p = &a，将a的地址赋值给p，因为指针存存的是地址，从而我们可以通过对p进行操作，对a进行修改等操作。
③.指针就离不开*运算符跟&运算符
*运算符，叫间接运算符或叫解引用运算符，找出存储在地址的值。*运算符后面跟着一个指针名或者地址时，*给出存储在指针所指向地址的值。
如：*ptr表示指针ptr对应地址的值，与val=*ptr是等量的，而ptr=&val是等量的，&val表示变量val的地址。
&运算符，叫做地址运算符。后跟变量名时，&给出该变量的地址。
如：变量val，&val表示变量val的地址，若定义*p的指针，可将指针指向变量使用p=&val。
④指针示例
此部分将给出指针几个列子，我将根据这些列子说明指针实际用法与表示含义，以下列子均经过验证，可使用的方法。
在进行指针示例演示代码之前，我将在此贴出公用代码，此代码或许下面某些示例需要使用。
void Print_Pointers(int* ptr,int N) {
for (int i = 0; i < N; i++)
{
std::cout << "order:\t" << i << "\tptr_value:\t" << *ptr << "\tphysical address:" << ptr << std::endl;
ptr++;
}
}
a.指针赋值方法探索
指针赋值共探索2种方法，其一在创建指针时候赋值，其二在创建指针完成后赋值，以下代码将指针指向数组，arr数组变量名表示地址，因此可直接赋值；指针p赋值也需要指向变量a的地址，因此需使用&符号获取变量a的地址，然后将地址赋给指针p。
代码如下：
void pointer_1() {
/* 探索指针赋值方法 */
const int N = 6;
int arr[N];
for (int i = 0; i < N; i++) arr[i] = i + 1; //数组赋值
//指针第一种赋值方法
int* ptr=nullptr ;
ptr = arr;
//指针第二种赋值方法
int *ptr2 = arr;
std::cout << "output ptr1 " << std::endl;
Print_Pointers(ptr, N);
std::cout << "\n\noutput ptr2 " << std::endl;
Print_Pointers(ptr2,N);
//单独变量赋值
int a = 20;
int* p = &a;
std::cout << "\n\noutput p value: \t" <<*p<<"\tphysical address:\t"<<p<< std::endl;
}
结果显示：
b.指针基础-数组读取
指针的初始化、解引用操作以及自增，看一个有趣的语句“int *ptr = arr;”,该语句用数组名初始化指针。在这里数组名代表的是数组第一个元素的地址，之后在循环内程序会递增指针以指向数组的后面几个元素。
代码如下：
void pointer_1() {
const int N = 6;
int arr[N];
for (int i = 0; i < N; i++) arr[i] = i + 1; //数组赋值
int* ptr = arr; //构建指针
for (int i = 0; i < 5; i++)
{
std::cout << "ptr_value_" <<i<< ":\t" << *ptr << std::endl;;
ptr++;
}
}
结果显示：
c.指针指向地址的值的探索
此部分探索地址指针指向的值变化：
1.通过指针更改值，将指针赋值为num的地址，通过更改*p的指针来更改指针指向num地址的值*p=*p+20,该物理地址的值更改，而num存的值的物理地址为p,因此也更改了num的值；
2.通过变量更改值，将num=30，更改num的值，而指针p保存指向num的地址，地址不变情况，通过*p查看地址的值，因此为num更改的值30。
代码如下：
void pointer_3() {
int num = 4;
int* p = #
cout << "*p:\t" <<*p<<"\t p address:\t"<<p<<"\tnum value:\t"<<num<<"\tnum address:\t"<<num << endl;
*p = *p + 20; //通过指针更改地址的值
cout << "*p:\t" << *p << "\t p address:\t" << p << "\tnum value:\t" << num << "\tnum address:\t" << num << endl;
num = 30; //更改变量值
cout << "*p:\t" << *p << "\t p address:\t" << p << "\tnum value:\t" << num << "\tnum address:\t" << num << endl;
}
结果显示：
④指向指针的指针
定义：指向指针的指针是一种多级间接寻址的形式，或者说是一个指针链。 指针的指针就是将指针的地址存放在另一个指针里面。
通俗解释：一个指针包含一个变量的地址。当我们定义一个指向指针的指针时，第一个指针包含了第二个指针的地址，第二个指针指向包含实际值的物理位置。
一个指向指针的指针变量必须如下声明，即在变量名前放置两个星号。
a.指针使用初步探索
探索指针的指针 值与地址之间的关系：
1.指针的指针赋值，结果中看指针的指针p2与p3打印值*p2/*p3与地址p2/p3输出一致 ，则赋值方法与指针赋值差不多，但需要&符号赋值。
2.指针的指针p2说明，前提p1指针指向地址000000E9AC0FF914，并保存地址，本身p1指针有自己地址，为此p2指针指向p1指针的地址，*p2表示p1的值也为num的地址。
3.指针p2的**p2与*p2说明，*p2是指针p1的值，而p1的值是num的地址，在前加*表示取p1值(num)的值为num值4。
实际理解与单指针*p1一样，只需记住此时p1的值为num的地址，而本身p1存在自身地址保存值(num地址)。
void pointer_4() {
int num = 4;
int* p1 = #
//指针的指针第一种赋值方法
int** p2=&p1 ;
//指针的指针第二种赋值方法
int** p3;
p3 = &p1;
cout << "num value:\t" << num << "\t num address:\t" << &num << endl;
cout << "p1 value:\t" << *p1 << "\t p1 address:\t" << p1 << endl;
cout << "p2 value:\t" << *p2 << "\t p2 address:\t" << p2 << endl;
cout << "p3 value:\t" << *p3 << "\t p3 address:\t" << p3 << endl;
cout << "p2 value:\t" << **p2 << "\t p2 address:\t" << *p2 << endl;
}
结果显示：
b.指针的指针的图文解释
假设变量num的值为4，定义指针*p1与指针的指针**p2，p1指向num，p2指向p1，其示意图如下：
解释如下：
1.p2与p1本质是指针，因此需指向地址，从图中可看出p2的值value3指向address2,p1的值value2指向address1。
2.p2、p1与num本身有自己的地址，分别为address3、address2与address1。
3.定义的**p2与*p定义完后，p2与p1分别为地址address3与address2，即p2=address3,p1=address2。
4.使用*获得p2与p1指向指针的地址的值，从图可看出p1的值value指向地址address1，且地址address1的值为value1=4，则 *p1=4;
同理，p2的值value3指向地址address2，且address2的值为value2=address1，则*p2=address1。
5.如何通过p2获得num的值呢？从4可看出*p2=address1，而address1的值为value1=4，则需再次使用*(*p2)的方式再次获得address1的值即可，
则**p2=value1=4。
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