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如何使用 C++ 获取运行时的内存使用情况？

2024-10-10 09:29:00
admin
原创
88
摘要：问题描述：我需要获取程序运行时的内存使用情况 VIRT 和 RES 并显示它们。我迄今为止尝试过的：getrusage（http://linux.die.net/man/2/getrusage）int who = RUSAGE_SELF; struct rusage usage; int ret; r...

问题描述：

我需要获取程序运行时的内存使用情况 VIRT 和 RES 并显示它们。

我迄今为止尝试过的：

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。

解决方案 1：

在 Linux 上，我从未找到过ioctl()解决方案。对于我们的应用程序，我们根据读取/proc/pid中的文件编写了一个通用实用程序例程。这些文件中有许多文件会产生不同的结果。这是我们确定的（问题标记为 C++，我们使用 C++ 构造处理 I/O，但如果您需要，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;
}

解决方案 2：

David Robert Nadeau在他的网站上提供了一个很好的自包含的多平台 C 函数来获取进程驻留集大小（物理内存使用情况） ：

/*
 * 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( );

有关更多讨论，请查看网站，它还提供了获取系统物理内存大小的功能。

解决方案 3：

老的：

maxrss 表示进程的最大可用内存。0 表示对进程没有限制。您可能需要的是非共享数据使用量ru_idrss。

新：上面的方法似乎实际上不起作用，因为内核不会填充大多数值。真正起作用的是从 proc 获取信息。不过，与其自己解析，不如使用 libproc（procps 的一部分）更简单，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
", usage.vsize);
}

使用“ gcc -o getrusage getrusage.c -lproc”进行编译

解决方案 4：

Don Wakefield 方法的更优雅的方式：

#include <unistd.h>
#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
";

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

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

解决方案 5：

在 Linux 上，如果您可以承担运行时间成本（用于调试），您可以使用 valgrind 和 massif 工具：

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

它很重，但非常有用。

解决方案 6：

现有的答案更适合于如何获取正确的值，但我至少可以解释为什么 getrusage 对您不起作用。

男人2 getrusage：

上述结构 [rusage] 取自 BSD 4.3 Reno。并非所有字段在 Linux 下都有意义。目前（Linux 2.4、2.6）仅保留字段 ru_utime、ru_stime、ru_minflt、ru_majflt 和 ru_nswap。

解决方案 7：

除此以外，

您还可以调用系统 ps 命令并从其输出中获取内存使用情况。

或者从 /proc/pid 读取信息（参见 PIOCPSINFO 结构）

解决方案 8：

基于 Don W 的解决方案，变量较少。

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;
}

解决方案 9：

您的系统上有一个名为的文件/proc/self/statm。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，这些信息以空格分隔的整数形式显示在列中。

列号：

  1. = 程序总大小（/proc/[pid]/status 中的 VmSize）

  2. = 常驻集大小（/proc/[pid]/status 中的 VmRSS）

更多信息请参阅链接。

解决方案 10：

我正在使用其他方法来实现这一点，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可能使用多少内存，您可以在该代码段之前和之后读取该文件一次，然后将它们相减。

解决方案 11：

我正在寻找一款 Linux 应用来测量最大内存使用量。valgrind 是一款出色的工具，但它提供的信息比我想要的多。tstime似乎是我能找到的最好的工具。它可以测量“最高”内存使用量（RSS 和虚拟）。请参阅此答案。

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