如何使用 C++ 在运行时获取内存使用情况？

Posted 2023-02-21

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【中文标题】如何使用 C++ 在运行时获取内存使用情况？【英文标题】：How to get memory usage at runtime using C++? 【发布时间】：2010-10-14 17:49:02 【问题描述】：

我需要在我的程序运行时获取内存使用 VIRT 和 RES 并显示它们。

到目前为止我尝试了什么：

getrusage (http://linux.die.net/man/2/getrusage)

int who = RUSAGE_SELF; 
struct rusage usage; 
int ret; 

ret=getrusage(who,&usage);

cout<<usage.ru_maxrss;

但我总是得到 0。

【问题讨论】：

这取决于系统——你的系统似乎不支持通过 getrusage 报告 maxrss——你能告诉我们你使用的是什么发行版吗？ ***.com/questions/63166/… 【参考方案1】：

旧：

maxrss 表示可用的最大值进程的内存。 0 表示这个过程没有限制。什么您可能想要的是非共享数据用法ru_idrss。

新：似乎上述内容实际上不起作用，因为内核没有填充大部分值。起作用的是从proc获取信息。与其自己解析，不如使用 libproc（procps 的一部分），如下所示：

// getrusage.c
#include <stdio.h>
#include <proc/readproc.h>

int main() 
  struct proc_t usage;
  look_up_our_self(&usage);
  printf("usage: %lu\n", usage.vsize);

用“gcc -o getrusage getrusage.c -lproc”编译

【讨论】：

除了这两个字段在 Linux 中都不可用。这是不正确的。 maxrss 是进程的峰值内存使用量，而不是可用的最大值——即 getrlimit(RLIMIT_DATA, &rl)。 #include <proc/readproc.h> 解决方案在 Ubuntu 下非常适合我。我必须安装包libproc-dev。 usage.vm_data 与我所需要的非常接近。您选择的内存统计信息记录在这里：/usr/include/proc/readproc.h 我尝试过的似乎都以字节为单位，而不是页面。我不认为我的流程使用了 4600 万页。认为此解决方案在 Linux 下不起作用的评论似乎被误导了。正确的链接器是：-lprocps 效果很好，这个应该是公认的答案！【参考方案2】：

除了你的方式您可以调用系统 ps 命令并从它的输出中获取内存使用情况。或从 /proc/pid 读取信息（请参阅 PIOCPSINFO 结构）

【讨论】：

PIOCPSINFO 在我使用过的任何 Linux 上都不可用。从 /proc/pid 读取是很常见的。我将在答案中发布 Linux 的示例代码... 是的 /proc/pid 结构在不同的 *nix 平台上可能会有所不同，但如果你有 PIOCPSINFO 那就没关系了。我遇到过这种结构未在某些 Solaris 版本上定义的情况。在这种情况下，我使用了 ps 输出。【参考方案3】：

在 linux 上，如果你能负担得起运行时间成本（用于调试），你可以使用 valgrind 和 massif 工具：

http://valgrind.org/docs/manual/ms-manual.html

它很重，但非常有用。

【讨论】：

【参考方案4】：

在 Linux 上，我从未找到 ioctl() 解决方案。对于我们的应用程序，我们编写了一个基于读取 /proc/pid 中文件的通用实用程序例程。有许多这些文件会给出不同的结果。这是我们解决的问题（问题标记为 C++，我们使用 C++ 结构处理 I/O，但如果需要，它应该很容易适应 C i/o 例程）：

#include <unistd.h>
#include <ios>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//
// process_mem_usage(double &, double &) - takes two doubles by reference,
// attempts to read the system-dependent data for a process' virtual memory
// size and resident set size, and return the results in KB.
//
// On failure, returns 0.0, 0.0

void process_mem_usage(double& vm_usage, double& resident_set)

   using std::ios_base;
   using std::ifstream;
   using std::string;

   vm_usage     = 0.0;
   resident_set = 0.0;

   // 'file' stat seems to give the most reliable results
   //
   ifstream stat_stream("/proc/self/stat",ios_base::in);

   // dummy vars for leading entries in stat that we don't care about
   //
   string pid, comm, state, ppid, pgrp, session, tty_nr;
   string tpgid, flags, minflt, cminflt, majflt, cmajflt;
   string utime, stime, cutime, cstime, priority, nice;
   string O, itrealvalue, starttime;

   // the two fields we want
   //
   unsigned long vsize;
   long rss;

   stat_stream >> pid >> comm >> state >> ppid >> pgrp >> session >> tty_nr
               >> tpgid >> flags >> minflt >> cminflt >> majflt >> cmajflt
               >> utime >> stime >> cutime >> cstime >> priority >> nice
               >> O >> itrealvalue >> starttime >> vsize >> rss; // don't care about the rest

   stat_stream.close();

   long page_size_kb = sysconf(_SC_PAGE_SIZE) / 1024; // in case x86-64 is configured to use 2MB pages
   vm_usage     = vsize / 1024.0;
   resident_set = rss * page_size_kb;


int main()

   using std::cout;
   using std::endl;

   double vm, rss;
   process_mem_usage(vm, rss);
   cout << "VM: " << vm << "; RSS: " << rss << endl;

【讨论】：

你对不同*nix平台下的/proc/self/stat结构有什么保证吗？ ...我不确定，但如果是的话 - 它会很好。嗯，这些年来我主要使用 Solaris、HP-UX 和 Linux。 /proc/self/stat 似乎是 Linux 主义。上面程序的原始版本有 Solaris 的 #if 块，因为它不同。我假设 OP 只关心基于问题标记的 Linux。阅读 /proc 将与您获得的一样好。在 Solaris 上，您还可以通过 kstat 获取各种信息（尽管它经常复制您可以通过其他方式获取的信息）。我只迟到了 10 年，但你能告诉我为什么你将 vsize 除以 1024.0 而不是 1024 吗？ re: why 1024.0? - 它确实告诉编译器先转换为双精度，然后进行除法以获得双精度结果。另一种选择：vm_usage = vsize / 1024; 将首先进行除法（如@DonWakefield 暗示的那样丢失精度），然后转换为双精度。【参考方案5】：

我正在使用其他方式来做到这一点，这听起来很现实。我所做的是通过 getpid() 函数获取进程的 PID，然后使用 /proc/pid/stat 文件。我相信 stat 文件的第 23 列是 vmsize（查看 Don 的帖子）。您可以在代码中需要的任何位置从文件中读取 vmsize。如果您想知道一段代码的 sn-p 会占用多少内存，您可以在该 sn-p 之前和之后读取该文件一次，然后将它们相减。

【讨论】：

【参考方案6】：

现有的答案对于如何获得正确的值更好，但我至少可以解释为什么 getrusage 不适合你。

man 2 getrusage:

上述结构 [rusage] 取自 BSD 4.3 Reno。并非所有字段在 Linux 下都是有意义的。目前（Linux 2.4、2.6）只维护了 ru_utime、ru_stime、ru_minflt、ru_majflt 和 ru_nswap 字段。

【讨论】：

【参考方案7】：

Don Wakefield 方法的一种更优雅的方式：

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;

int main()

    int tSize = 0, resident = 0, share = 0;
    ifstream buffer("/proc/self/statm");
    buffer >> tSize >> resident >> share;
    buffer.close();

    long page_size_kb = sysconf(_SC_PAGE_SIZE) / 1024; // in case x86-64 is configured to use 2MB pages
    double rss = resident * page_size_kb;
    cout << "RSS - " << rss << " kB\n";

    double shared_mem = share * page_size_kb;
    cout << "Shared Memory - " << shared_mem << " kB\n";

    cout << "Private Memory - " << rss - shared_mem << "kB\n";
    return 0;

【讨论】：

如果有错误，可以添加#include 【参考方案8】：

David Robert Nadeau 在他的网站上放了一个很好的独立multi-platform C function to get the process resident set size (physical memory use)：

/*
 * Author:  David Robert Nadeau
 * Site:    http://NadeauSoftware.com/
 * License: Creative Commons Attribution 3.0 Unported License
 *          http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.en_US
 */

#if defined(_WIN32)
#include <windows.h>
#include <psapi.h>

#elif defined(__unix__) || defined(__unix) || defined(unix) || (defined(__APPLE__) && defined(__MACH__))
#include <unistd.h>
#include <sys/resource.h>

#if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
#include <mach/mach.h>

#elif (defined(_AIX) || defined(__TOS__AIX__)) || (defined(__sun__) || defined(__sun) || defined(sun) && (defined(__SVR4) || defined(__svr4__)))
#include <fcntl.h>
#include <procfs.h>

#elif defined(__linux__) || defined(__linux) || defined(linux) || defined(__gnu_linux__)
#include <stdio.h>

#endif

#else
#error "Cannot define getPeakRSS( ) or getCurrentRSS( ) for an unknown OS."
#endif





/**
 * Returns the peak (maximum so far) resident set size (physical
 * memory use) measured in bytes, or zero if the value cannot be
 * determined on this OS.
 */
size_t getPeakRSS( )

#if defined(_WIN32)
    /* Windows -------------------------------------------------- */
    PROCESS_MEMORY_COUNTERS info;
    GetProcessMemoryInfo( GetCurrentProcess( ), &info, sizeof(info) );
    return (size_t)info.PeakWorkingSetSize;

#elif (defined(_AIX) || defined(__TOS__AIX__)) || (defined(__sun__) || defined(__sun) || defined(sun) && (defined(__SVR4) || defined(__svr4__)))
    /* AIX and Solaris ------------------------------------------ */
    struct psinfo psinfo;
    int fd = -1;
    if ( (fd = open( "/proc/self/psinfo", O_RDONLY )) == -1 )
        return (size_t)0L;      /* Can't open? */
    if ( read( fd, &psinfo, sizeof(psinfo) ) != sizeof(psinfo) )
    
        close( fd );
        return (size_t)0L;      /* Can't read? */
    
    close( fd );
    return (size_t)(psinfo.pr_rssize * 1024L);

#elif defined(__unix__) || defined(__unix) || defined(unix) || (defined(__APPLE__) && defined(__MACH__))
    /* BSD, Linux, and OSX -------------------------------------- */
    struct rusage rusage;
    getrusage( RUSAGE_SELF, &rusage );
#if defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
    return (size_t)rusage.ru_maxrss;
#else
    return (size_t)(rusage.ru_maxrss * 1024L);
#endif

#else
    /* Unknown OS ----------------------------------------------- */
    return (size_t)0L;          /* Unsupported. */
#endif






/**
 * Returns the current resident set size (physical memory use) measured
 * in bytes, or zero if the value cannot be determined on this OS.
 */
size_t getCurrentRSS( )

#if defined(_WIN32)
    /* Windows -------------------------------------------------- */
    PROCESS_MEMORY_COUNTERS info;
    GetProcessMemoryInfo( GetCurrentProcess( ), &info, sizeof(info) );
    return (size_t)info.WorkingSetSize;

#elif defined(__APPLE__) && defined(__MACH__)
    /* OSX ------------------------------------------------------ */
    struct mach_task_basic_info info;
    mach_msg_type_number_t infoCount = MACH_TASK_BASIC_INFO_COUNT;
    if ( task_info( mach_task_self( ), MACH_TASK_BASIC_INFO,
        (task_info_t)&info, &infoCount ) != KERN_SUCCESS )
        return (size_t)0L;      /* Can't access? */
    return (size_t)info.resident_size;

#elif defined(__linux__) || defined(__linux) || defined(linux) || defined(__gnu_linux__)
    /* Linux ---------------------------------------------------- */
    long rss = 0L;
    FILE* fp = NULL;
    if ( (fp = fopen( "/proc/self/statm", "r" )) == NULL )
        return (size_t)0L;      /* Can't open? */
    if ( fscanf( fp, "%*s%ld", &rss ) != 1 )
    
        fclose( fp );
        return (size_t)0L;      /* Can't read? */
    
    fclose( fp );
    return (size_t)rss * (size_t)sysconf( _SC_PAGESIZE);

#else
    /* AIX, BSD, Solaris, and Unknown OS ------------------------ */
    return (size_t)0L;          /* Unsupported. */
#endif

用法

size_t currentSize = getCurrentRSS( );
size_t peakSize    = getPeakRSS( );

更多讨论，请查看网站，它还提供了a function to get the physical memory size of a system。

【讨论】：

最好将#pragma comment(lib, "psapi.lib") 添加到#if defined(_WIN32) 范围内。 @Bloodmon 如果有人使用 Windows 但不是微软编译器怎么办？该编译指示会使编译器失败。此代码使用来自 getrusage 的 rusage::ru_maxrss，OP 报告说它不适合她。【参考方案9】：

基于 Don W 的解决方案，变量更少。

void process_mem_usage(double& vm_usage, double& resident_set)

    vm_usage     = 0.0;
    resident_set = 0.0;

    // the two fields we want
    unsigned long vsize;
    long rss;
    
        std::string ignore;
        std::ifstream ifs("/proc/self/stat", std::ios_base::in);
        ifs >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore
                >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore >> ignore
                >> ignore >> ignore >> vsize >> rss;
    

    long page_size_kb = sysconf(_SC_PAGE_SIZE) / 1024; // in case x86-64 is configured to use 2MB pages
    vm_usage = vsize / 1024.0;
    resident_set = rss * page_size_kb;

【讨论】：

【参考方案10】：

我正在寻找一个 Linux 应用程序来测量使用的最大内存。 valgrind 是一个出色的工具，但它给了我比我想要的更多的信息。 tstime 似乎是我能找到的最好的工具。它测量“高水位”内存使用情况（RSS 和虚拟）。见this answer。

【讨论】：

【参考方案11】：

在您的系统上有一个名为/proc/self/statm 的文件。 proc 文件系统是一个伪文件系统，它为内核数据结构提供接口。此文件包含您需要的信息，列中只有以空格分隔的整数。

列号：

= 总程序大小（/proc/[pid]/status 中的 VmSize）

= 常驻集大小（/proc/[pid]/status 中的 VmRSS）

有关更多信息，请参阅LINK。

【讨论】：

以上是关于如何使用 C++ 在运行时获取内存使用情况？的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章