xref: /petsc/src/mat/impls/shell/shellcnv.c (revision 800f99ff9e85495c69e9e5819c0be0dbd8cbc57c)
1af0996ceSBarry Smith #include <petsc/private/matimpl.h>        /*I "petscmat.h" I*/
26098dc10SBarry Smith 
3b3d09e86SJed Brown PetscErrorCode MatConvert_Shell(Mat oldmat,MatType newtype,MatReuse reuse,Mat *newmat)
4dfbe8321SBarry Smith {
5676c34cdSKris Buschelman   Mat            mat;
66098dc10SBarry Smith   Vec            in,out;
76696f472SJed Brown   PetscScalar    *array;
841319c1dSStefano Zampini   PetscInt       *dnnz,*onnz,*dnnzu,*onnzu;
941319c1dSStefano Zampini   PetscInt       cst,Nbs,mbs,nbs,rbs,cbs;
1041319c1dSStefano Zampini   PetscInt       im,i,m,n,M,N,*rows,start;
116098dc10SBarry Smith 
123a40ed3dSBarry Smith   PetscFunctionBegin;
139566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatGetOwnershipRange(oldmat,&start,NULL));
149566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatGetOwnershipRangeColumn(oldmat,&cst,NULL));
159566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatCreateVecs(oldmat,&in,&out));
169566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatGetLocalSize(oldmat,&m,&n));
179566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatGetSize(oldmat,&M,&N));
189566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscMalloc1(m,&rows));
198af18dd8SStefano Zampini   if (reuse != MAT_REUSE_MATRIX) {
209566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatCreate(PetscObjectComm((PetscObject)oldmat),&mat));
219566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatSetSizes(mat,m,n,M,N));
229566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatSetType(mat,newtype));
239566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatSetBlockSizesFromMats(mat,oldmat,oldmat));
249566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatGetBlockSizes(mat,&rbs,&cbs));
2541319c1dSStefano Zampini     mbs  = m/rbs;
2641319c1dSStefano Zampini     nbs  = n/cbs;
2741319c1dSStefano Zampini     Nbs  = N/cbs;
2841319c1dSStefano Zampini     cst  = cst/cbs;
299566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscMalloc4(mbs,&dnnz,mbs,&onnz,mbs,&dnnzu,mbs,&onnzu));
3041319c1dSStefano Zampini     for (i=0; i<mbs; i++) {
3141319c1dSStefano Zampini       dnnz[i]  = nbs;
3241319c1dSStefano Zampini       onnz[i]  = Nbs - nbs;
3341319c1dSStefano Zampini       dnnzu[i] = PetscMax(nbs - i,0);
3441319c1dSStefano Zampini       onnzu[i] = PetscMax(Nbs - (cst + nbs),0);
3541319c1dSStefano Zampini     }
369566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatXAIJSetPreallocation(mat,PETSC_DECIDE,dnnz,onnz,dnnzu,onnzu));
379566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscFree4(dnnz,onnz,dnnzu,onnzu));
389566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(VecSetOption(in,VEC_IGNORE_OFF_PROC_ENTRIES,PETSC_TRUE));
399566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatSetUp(mat));
408af18dd8SStefano Zampini   } else {
418af18dd8SStefano Zampini     mat = *newmat;
429566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatZeroEntries(mat));
438af18dd8SStefano Zampini   }
446696f472SJed Brown   for (i=0; i<N; i++) {
4541319c1dSStefano Zampini     PetscInt j;
4641319c1dSStefano Zampini 
479566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(VecZeroEntries(in));
489566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(VecSetValue(in,i,1.,INSERT_VALUES));
499566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(VecAssemblyBegin(in));
509566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(VecAssemblyEnd(in));
519566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatMult(oldmat,in,out));
529566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(VecGetArray(out,&array));
5341319c1dSStefano Zampini     for (j=0, im = 0; j<m; j++) {
5441319c1dSStefano Zampini       if (PetscAbsScalar(array[j]) == 0.0) continue;
5541319c1dSStefano Zampini       rows[im]  = j+start;
5641319c1dSStefano Zampini       array[im] = array[j];
5741319c1dSStefano Zampini       im++;
5841319c1dSStefano Zampini     }
599566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatSetValues(mat,im,rows,1,&i,array,INSERT_VALUES));
609566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(VecRestoreArray(out,&array));
616098dc10SBarry Smith   }
629566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscFree(rows));
639566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(VecDestroy(&in));
649566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(VecDestroy(&out));
659566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatAssemblyBegin(mat,MAT_FINAL_ASSEMBLY));
669566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatAssemblyEnd(mat,MAT_FINAL_ASSEMBLY));
67511c6705SHong Zhang   if (reuse == MAT_INPLACE_MATRIX) {
689566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatHeaderReplace(oldmat,&mat));
69c3d102feSKris Buschelman   } else {
70676c34cdSKris Buschelman     *newmat = mat;
71c3d102feSKris Buschelman   }
723a40ed3dSBarry Smith   PetscFunctionReturn(0);
736098dc10SBarry Smith }
74251fad3fSStefano Zampini 
75251fad3fSStefano Zampini static PetscErrorCode MatGetDiagonal_CF(Mat A,Vec X)
76251fad3fSStefano Zampini {
77251fad3fSStefano Zampini   Mat            B;
78251fad3fSStefano Zampini 
79251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
809566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatShellGetContext(A,&B));
8128b400f6SJacob Faibussowitsch   PetscCheck(B,PetscObjectComm((PetscObject)A),PETSC_ERR_PLIB,"Missing user matrix");
829566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatGetDiagonal(B,X));
83251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
84251fad3fSStefano Zampini }
85251fad3fSStefano Zampini 
86251fad3fSStefano Zampini static PetscErrorCode MatMult_CF(Mat A,Vec X,Vec Y)
87251fad3fSStefano Zampini {
88251fad3fSStefano Zampini   Mat            B;
89251fad3fSStefano Zampini 
90251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
919566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatShellGetContext(A,&B));
9228b400f6SJacob Faibussowitsch   PetscCheck(B,PetscObjectComm((PetscObject)A),PETSC_ERR_PLIB,"Missing user matrix");
939566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatMult(B,X,Y));
94251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
95251fad3fSStefano Zampini }
96251fad3fSStefano Zampini 
97251fad3fSStefano Zampini static PetscErrorCode MatMultTranspose_CF(Mat A,Vec X,Vec Y)
98251fad3fSStefano Zampini {
99251fad3fSStefano Zampini   Mat            B;
100251fad3fSStefano Zampini 
101251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
1029566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatShellGetContext(A,&B));
10328b400f6SJacob Faibussowitsch   PetscCheck(B,PetscObjectComm((PetscObject)A),PETSC_ERR_PLIB,"Missing user matrix");
1049566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatMultTranspose(B,X,Y));
105251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
106251fad3fSStefano Zampini }
107251fad3fSStefano Zampini 
108251fad3fSStefano Zampini static PetscErrorCode MatDestroy_CF(Mat A)
109251fad3fSStefano Zampini {
110251fad3fSStefano Zampini   Mat            B;
111251fad3fSStefano Zampini 
112251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
1139566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatShellGetContext(A,&B));
11428b400f6SJacob Faibussowitsch   PetscCheck(B,PetscObjectComm((PetscObject)A),PETSC_ERR_PLIB,"Missing user matrix");
1159566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatDestroy(&B));
116*800f99ffSJeremy L Thompson   PetscCall(MatShellSetContext(A,NULL));
1179566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscObjectComposeFunction((PetscObject)A,"MatProductSetFromOptions_anytype_C",NULL));
118b77ba244SStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
119b77ba244SStefano Zampini }
120b77ba244SStefano Zampini 
121b77ba244SStefano Zampini typedef struct {
122b77ba244SStefano Zampini   void           *userdata;
123b77ba244SStefano Zampini   PetscErrorCode (*userdestroy)(void*);
124b77ba244SStefano Zampini   PetscErrorCode (*numeric)(Mat);
125b77ba244SStefano Zampini   MatProductType ptype;
126b77ba244SStefano Zampini   Mat            Dwork;
127b77ba244SStefano Zampini } MatMatCF;
128b77ba244SStefano Zampini 
129b77ba244SStefano Zampini static PetscErrorCode MatProductDestroy_CF(void *data)
130b77ba244SStefano Zampini {
131b77ba244SStefano Zampini   MatMatCF       *mmcfdata = (MatMatCF*)data;
132b77ba244SStefano Zampini 
133b77ba244SStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
1341baa6e33SBarry Smith   if (mmcfdata->userdestroy) PetscCall((*mmcfdata->userdestroy)(mmcfdata->userdata));
1359566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatDestroy(&mmcfdata->Dwork));
1369566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscFree(mmcfdata));
137b77ba244SStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
138b77ba244SStefano Zampini }
139b77ba244SStefano Zampini 
140b77ba244SStefano Zampini static PetscErrorCode MatProductNumericPhase_CF(Mat A, Mat B, Mat C, void *data)
141b77ba244SStefano Zampini {
142b77ba244SStefano Zampini   MatMatCF       *mmcfdata = (MatMatCF*)data;
143b77ba244SStefano Zampini 
144b77ba244SStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
14528b400f6SJacob Faibussowitsch   PetscCheck(mmcfdata,PetscObjectComm((PetscObject)C),PETSC_ERR_PLIB,"Missing data");
14628b400f6SJacob Faibussowitsch   PetscCheck(mmcfdata->numeric,PetscObjectComm((PetscObject)C),PETSC_ERR_PLIB,"Missing numeric operation");
147b77ba244SStefano Zampini   /* the MATSHELL interface allows us to play with the product data */
1489566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscNew(&C->product));
149b77ba244SStefano Zampini   C->product->type  = mmcfdata->ptype;
150b77ba244SStefano Zampini   C->product->data  = mmcfdata->userdata;
151b77ba244SStefano Zampini   C->product->Dwork = mmcfdata->Dwork;
1529566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatShellGetContext(A,&C->product->A));
153b77ba244SStefano Zampini   C->product->B = B;
1549566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall((*mmcfdata->numeric)(C));
1559566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscFree(C->product));
156b77ba244SStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
157b77ba244SStefano Zampini }
158b77ba244SStefano Zampini 
159b77ba244SStefano Zampini static PetscErrorCode MatProductSymbolicPhase_CF(Mat A, Mat B, Mat C, void **data)
160b77ba244SStefano Zampini {
161b77ba244SStefano Zampini   MatMatCF       *mmcfdata;
162b77ba244SStefano Zampini 
163b77ba244SStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
1649566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatShellGetContext(A,&C->product->A));
1659566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatProductSetFromOptions(C));
1669566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatProductSymbolic(C));
167b77ba244SStefano Zampini   /* the MATSHELL interface does not allow non-empty product data */
1689566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscNew(&mmcfdata));
169b77ba244SStefano Zampini 
170b77ba244SStefano Zampini   mmcfdata->numeric     = C->ops->productnumeric;
171b77ba244SStefano Zampini   mmcfdata->ptype       = C->product->type;
172b77ba244SStefano Zampini   mmcfdata->userdata    = C->product->data;
173b77ba244SStefano Zampini   mmcfdata->userdestroy = C->product->destroy;
174b77ba244SStefano Zampini   mmcfdata->Dwork       = C->product->Dwork;
175b77ba244SStefano Zampini 
176b77ba244SStefano Zampini   C->product->Dwork   = NULL;
177b77ba244SStefano Zampini   C->product->data    = NULL;
178b77ba244SStefano Zampini   C->product->destroy = NULL;
179b77ba244SStefano Zampini   C->product->A       = A;
180b77ba244SStefano Zampini 
181b77ba244SStefano Zampini   *data = mmcfdata;
182b77ba244SStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
183b77ba244SStefano Zampini }
184b77ba244SStefano Zampini 
185b77ba244SStefano Zampini /* only for A of type shell, mainly used for MatMat operations of shells with AXPYs */
186b77ba244SStefano Zampini static PetscErrorCode MatProductSetFromOptions_CF(Mat D)
187b77ba244SStefano Zampini {
188b77ba244SStefano Zampini   Mat            A,B,Ain;
189b77ba244SStefano Zampini   void           (*Af)(void) = NULL;
190b77ba244SStefano Zampini   PetscBool      flg;
191b77ba244SStefano Zampini 
192b77ba244SStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
193b77ba244SStefano Zampini   MatCheckProduct(D,1);
194b77ba244SStefano Zampini   if (D->product->type == MATPRODUCT_ABC) PetscFunctionReturn(0);
195b77ba244SStefano Zampini   A = D->product->A;
196b77ba244SStefano Zampini   B = D->product->B;
1979566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatIsShell(A,&flg));
198b77ba244SStefano Zampini   if (!flg) PetscFunctionReturn(0);
1999566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscObjectQueryFunction((PetscObject)A,"MatProductSetFromOptions_anytype_C",&Af));
200b77ba244SStefano Zampini   if (Af == (void(*)(void))MatProductSetFromOptions_CF) {
2019566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatShellGetContext(A,&Ain));
202b77ba244SStefano Zampini   } else PetscFunctionReturn(0);
203b77ba244SStefano Zampini   D->product->A = Ain;
2049566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(MatProductSetFromOptions(D));
205b77ba244SStefano Zampini   D->product->A = A;
206b77ba244SStefano Zampini   if (D->ops->productsymbolic) { /* we have a symbolic match, now populate the MATSHELL operations */
2079566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatShellSetMatProductOperation(A,D->product->type,MatProductSymbolicPhase_CF,MatProductNumericPhase_CF,MatProductDestroy_CF,((PetscObject)B)->type_name,NULL));
2089566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatProductSetFromOptions(D));
209b77ba244SStefano Zampini   }
210251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
211251fad3fSStefano Zampini }
212251fad3fSStefano Zampini 
213251fad3fSStefano Zampini PetscErrorCode MatConvertFrom_Shell(Mat A,MatType newtype,MatReuse reuse,Mat *B)
214251fad3fSStefano Zampini {
215251fad3fSStefano Zampini   Mat            M;
216251fad3fSStefano Zampini   PetscBool      flg;
217251fad3fSStefano Zampini 
218251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionBegin;
2199566063dSJacob Faibussowitsch   PetscCall(PetscStrcmp(newtype,MATSHELL,&flg));
22028b400f6SJacob Faibussowitsch   PetscCheck(flg,PETSC_COMM_SELF,PETSC_ERR_SUP,"Only conversion to MATSHELL");
221251fad3fSStefano Zampini   if (reuse == MAT_INITIAL_MATRIX) {
2229566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscObjectReference((PetscObject)A));
2239566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatCreateShell(PetscObjectComm((PetscObject)A),A->rmap->n,A->cmap->n,A->rmap->N,A->cmap->N,A,&M));
2249566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatSetBlockSizesFromMats(M,A,A));
2259566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatShellSetOperation(M,MATOP_MULT,          (void (*)(void))MatMult_CF));
2269566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatShellSetOperation(M,MATOP_MULT_TRANSPOSE,(void (*)(void))MatMultTranspose_CF));
2279566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatShellSetOperation(M,MATOP_GET_DIAGONAL,  (void (*)(void))MatGetDiagonal_CF));
2289566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatShellSetOperation(M,MATOP_DESTROY,       (void (*)(void))MatDestroy_CF));
2299566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscObjectComposeFunction((PetscObject)M,"MatProductSetFromOptions_anytype_C",MatProductSetFromOptions_CF));
2309566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscFree(M->defaultvectype));
2319566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(PetscStrallocpy(A->defaultvectype,&M->defaultvectype));
2322487f3f2SStefano Zampini #if defined(PETSC_HAVE_DEVICE)
2339566063dSJacob Faibussowitsch     PetscCall(MatBindToCPU(M,A->boundtocpu));
2342487f3f2SStefano Zampini #endif
235251fad3fSStefano Zampini     *B = M;
236251fad3fSStefano Zampini   } else SETERRQ(PetscObjectComm((PetscObject)A),PETSC_ERR_SUP,"Not implemented");
237251fad3fSStefano Zampini   PetscFunctionReturn(0);
238251fad3fSStefano Zampini }
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