TorchSharp
TorchSharp 是一个为 .NET 开发者打造的开源库,直接对接 PyTorch 的底层引擎 LibTorch,让你在 C# 或 F# 中像使用 Python 一样构建和训练神经网络。它让原本依赖 Python 生态的深度学习任务,可以在 .NET 项目中无缝实现,无需切换语言或环境。特别适合使用 .NET 构建 AI 应用的开发者,比如企业级系统工程师、AI 研究员或希望将模型集成到 Windows 桌面/服务端应用的团队。TorchSharp 保留了 PyTorch 的张量操作和自动微分机制,API 设计贴近原生 PyTorch 风格,同时充分利用 .NET 的静态类型系统,提升开发安全性与效率。例如,你可以用 C# 直接定义神经网络层、计算损失、反向传播,代码结构清晰直观。目前支持 Windows 和 Apple Silicon Mac,提供 CPU 与 CUDA 版本,适配不同硬件需求。如果你已在 .NET 生态中工作,又想探索机器学习,TorchSharp 是一个自然且强大的选择。
使用场景
一家专注于工业质检的 .NET 开发团队,正在为某汽车零部件厂商构建基于深度学习的表面缺陷检测系统,团队主力使用 C# 和 ASP.NET Core 构建后端服务,但缺乏 Python 环境的部署能力。
没有 TorchSharp 时
- 团队必须将模型训练完全交给 Python 团队,每次模型更新都需要导出 ONNX 文件并手动集成,流程繁琐且易出错。
- 在 C# 服务中调用 Python 模型需依赖外部进程(如 Python.NET 或 REST API),启动延迟高,内存占用大,无法满足产线实时检测需求。
- 模型推理时需在 C# 与 Python 之间频繁序列化/反序列化张量数据,导致吞吐量下降 40% 以上。
- 难以直接调试模型内部梯度或张量形状,排查训练偏差时需来回切换环境,开发效率极低。
- 部署时需在生产服务器上安装 Python 环境和依赖库,增加了运维复杂度和安全风险。
使用 TorchSharp 后
- 团队直接在 C# 项目中加载 PyTorch 预训练模型,无需导出或跨语言调用,模型加载时间从 3.2 秒降至 0.4 秒。
- 所有张量运算、前向传播和损失计算均在 .NET 进程内完成,推理延迟降低 65%,满足每秒 30 帧的产线检测要求。
- 可直接使用
torch.randn、Linear、Sequential等原生 API 构建和微调模型,与 Python PyTorch 代码高度一致,开发人员可快速上手。 - 调试时可直接在 Visual Studio 中查看张量值、梯度变化,结合 .NET 调试器快速定位模型异常。
- 仅需部署单一 .NET 6+ 应用程序,无需安装 Python,容器镜像体积减少 80%,部署更安全、更稳定。
TorchSharp 让 .NET 开发者能无缝使用 PyTorch 的强大能力,彻底打通了深度学习模型在工业级 C# 系统中的落地最后一公里。
运行环境要求
- Linux
- Windows
- macOS
需要 NVIDIA GPU,显存未明确说明,CUDA 12.1
未说明

快速开始
请查看发行说明文件,了解每次新版本的更新内容。
TorchSharp不再支持基于Intel硬件的MacOS。
随着libtorch 2.4.0版本的发布,libtorch对Intel硬件的支持已被弃用。这意味着,能够运行在Intel Macintosh硬件上的TorchSharp的最后一个版本是0.102.8。从0.103.0开始,仅支持基于Apple Silicon的Mac。
TorchSharp示例有了自己的主页!
前往TorchSharp示例仓库,方便地获取现有和即将推出的示例。
重要提示:
当在Windows上以__.NET FX__为目标时,对于依赖TorchSharp的任何项目,其配置必须设置为‘x64’,而非‘Any CPU’。
随着我们向v1.0版本迈进,我们将继续做出破坏性更改,但仅在我们认为对可用性有必要时才会这样做。与PyTorch体验的相似性是我们的主要设计原则,我们将继续沿着这条道路前行。
TorchSharp
TorchSharp是一个.NET库,提供了访问驱动PyTorch的库的接口。它是.NET基金会的一部分。
重点在于绑定LibTorch提供的API,并特别关注张量。设计意图是尽可能贴近PyTorch的使用体验,同时在有意义的地方充分利用.NET静态类型系统的优点。例如:当PyTorch为某个参数定义了多种有效类型时,我们会依赖方法重载。
该技术是一个“包装库”:不多也不少。DiffSharp广泛使用了这个仓库,也是迭代支持的重要因素。
你可以尝试的内容:
using TorchSharp;
using static TorchSharp.torch.nn;
var lin1 = Linear(1000, 100);
var lin2 = Linear(100, 10);
var seq = Sequential(("lin1", lin1), ("relu1", ReLU()), ("drop1", Dropout(0.1)), ("lin2", lin2));
using var x = torch.randn(64, 1000);
using var y = torch.randn(64, 10);
var optimizer = torch.optim.Adam(seq.parameters());
for (int i = 0; i < 10; i++) {
using var eval = seq.forward(x);
using var output = functional.mse_loss(eval, y, Reduction.Sum);
optimizer.zero_grad();
output.backward();
optimizer.step();
}
几点须知
尽管我们的目标是贴近PyTorch的使用体验,但仍有一些特殊之处需要注意:
我们为了提升体验,放弃了.NET命名规范而采用了Python风格。我们知道这可能会让一些人觉得不习惯,但在经过大量讨论后,我们决定跟随SciSharp社区的脚步,优先采用与Python相似的命名方式,而非传统的.NET风格。我们相信,这将使你更容易将基于Python的示例和代码片段应用到.NET中。
为了使构造函数调用更像PyTorch代码,每个类都提供了一个同名的工厂方法。由于在同一作用域内不能同时拥有方法和类同名,我们把类声明移到了嵌套的作用域‘Modules’中。
例如:
Module conv1 = Conv1d(...);创建的是
Modules.Conv1d的实例,它的基类是torch.Module。C#在传递命名参数时使用‘:’,而F#和Python使用‘=’,且PyTorch函数的参数足够多,鼓励通过名称传递。这意味着你不能简单地把很多代码复制到C#中。
在许多API中,PyTorch将实际上的枚举类型编码为字符串。我们在大多数情况下选择了使用真正的.NET枚举类型。
类型
torch.device在TorchSharp中是torch.Device。我们觉得全部小写作为类名有点过头了。设备对象的构造函数——也就是你最常使用的——仍然叫作device()
内存管理
下载
TorchSharp 通过 NuGet 库分发:https://www.nuget.org/packages/TorchSharp/
我们建议使用其中一个“捆绑”包,它会同时引入 TorchSharp 和合适的后端:
- TorchSharp-cpu(CPU,Linux/Windows/OSX)
- TorchSharp-cuda-windows(CPU/CUDA 12.1,Windows)
- TorchSharp-cuda-linux(CPU/CUDA 12.1,Linux)
否则,您还需要使用其中一个 LibTorch 后端包:https://www.nuget.org/packages?q=libtorch,具体包括以下几种:
libtorch-cpu-linux-x64(CPU,Linux)libtorch-cpu-win-x64(CPU,Windows)libtorch-cpu-osx-arm64(CPU,OSX)libtorch-cpu(CPU,引用全部三种,下载文件较大但更简单)libtorch-cuda-12.1-linux-x64(CPU/CUDA 12.1,Linux)
注意:由于包含体积非常大的原生二进制文件,使用
libtorch-cuda-12.1-linux-x64包需要 .NET 6,例如 .NET SDK 版本6.0.100-preview.5.21302.13或更高版本。
libtorch-cuda-12.1-win-x64(CPU/CUDA 12.1,Windows)
或者,您也可以通过直接引用其他方式安装的 LibTorch 原生二进制文件来访问 LibTorch 原生二进制文件(例如,通过 Python 包管理器安装 PyTorch)。您需要显式加载相关的原生库,例如:
using System.Runtime.InteropServices;
NativeLibrary.Load("/home/gunes/anaconda3/lib/python3.8/site-packages/torch/lib/libtorch.so")
注意: 有人报告称,在 Windows 上使用 TorchSharp 时,需要安装 C++ 可再发行组件。如果已安装 VS,则此情况通常已经满足,但在部署 TorchSharp 的机器上可能仍需安装此版本的 C++ 可再发行组件:
Microsoft Visual C++ 2015-2022 ( 14.36.32532 )
行为准则
本项目采用了《贡献者契约》定义的行为准则,以明确社区内的期望行为。 欲了解更多信息,请参阅 .NET 基金会行为准则。
开发与贡献
请参阅 DEVGUIDE.md 和 CONTRIBUTING.md。
使用场景
DiffSharp 也广泛使用了本仓库,并且在迭代支持方面发挥了重要作用。
版本历史
v0.106.0v0.105.2v0.105.1v0.105.0v0.104.0v0.103.1v0.103.0v0.102.8v0.102.6v0.102.5v0.102.4v0.102.3v0.102.2v0.102.1v0.102.0v0.101.6v0.101.5v0.101.4v0.101.3v0.101.2常见问题
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