Mesurer CPU et mémoire depuis un processus C++ : guide complet

Angle mort des performances : pourquoi votre processus ignore sa propre consommation ?

Imaginez : vous avez développé une application complexe en C++, elle fonctionne mais commence à ralentir. Vous lancez top, htop ou le gestionnaire de tâches — et vous constatez que votre processus dévore 90% du CPU ou des gigaoctets de mémoire. Mais comment faire pour que le processus lui-même en preme conscience et, par exemple, réduise dynamiquement la charge ou vide son cache ?

Ce n'est pas qu'un exercice théorique. En production, sur des serveurs sans interface graphique, vous ne pouvez pas compter sur des outils externes. Il faut que le programme s'auto-surveille. C'est exactement ce que résout la question populaire sur Stack Overflow : "How to determine CPU and memory consumption from inside a process". Analysons-la avec des exemples concrets en C++.

Le dilemme multiplateforme : Linux vs Windows

Les systèmes d'exploitation donnent accès aux statistiques des processus de manière différente. Sous Linux, on utilise le système de fichiers virtuel /proc, tandis que Windows exploite l'API Win32. Nous allons créer une classe universelle fonctionnant sur les deux plateformes.

Les métriques principales que nous allons récupérer :

\n
• Utilisation CPU (en pourcentage ou fraction de cœur)
\n
• Mémoire physique (RSS) — la RAM réellement utilisée
\n
• Mémoire virtuelle (VSZ) — l'espace d'adressage total
\n

Lire le CPU sous Linux : la magie de /proc/self/stat

Pour obtenir le temps CPU du processus, on lit le fichier /proc/self/stat. Il contient des dizaines de champs ; nous nous intéressons aux champs 13 à 16 (utime, stime, cutime, cstime) — le temps en ticks (jiffies). Pour convertir en pourcentage, il faut connaître la fréquence des ticks (sysconf(_SC_CLK_TCK)) et le temps total de fonctionnement du système.

#ifdef __linux__\n#include <unistd.h>\n#include <fstream>\n#include <sstream>\n#include <string>\n#include <vector>\n\ndouble getCpuUsageLinux() {\n    static unsigned long long prevTotal = 0, prevIdle = 0;\n    static double prevProcessTicks = 0;\n    static bool first = true;\n\n    // Temps du processus\n    std::ifstream procStat("/proc/self/stat");\n    std::string line;\n    std::getline(procStat, line);\n    std::istringstream iss(line);\n    std::vector<std::string> fields;\n    std::string field;\n    while (iss >> field) fields.push_back(field);\n\n    unsigned long utime = std::stoul(fields[13]);\n    unsigned long stime = std::stoul(fields[14]);\n    unsigned long cutime = std::stoul(fields[15]);\n    unsigned long cstime = std::stoul(fields[16]);\n    double processTicks = utime + stime + cutime + cstime;\n\n    // Temps système\n    std::ifstream statFile("/proc/stat");\n    std::getline(statFile, line);\n    statFile.close();\n    std::istringstream iss2(line);\n    std::string cpuLabel;\n    iss2 >> cpuLabel;\n    unsigned long long user, nice, system, idle, iowait, irq, softirq, steal;\n    iss2 >> user >> nice >> system >> idle >> iowait >> irq >> softirq >> steal;\n    unsigned long long total = user + nice + system + idle + iowait + irq + softirq + steal;\n\n    if (first) {\n        prevTotal = total;\n        prevIdle = idle;\n        prevProcessTicks = processTicks;\n        first = false;\n        return 0.0;\n    }\n\n    unsigned long long totalDelta = total - prevTotal;\n    double processDelta = processTicks - prevProcessTicks;\n    double cpuPercent = (processDelta / totalDelta) * 100.0;\n\n    prevTotal = total;\n    prevIdle = idle;\n    prevProcessTicks = processTicks;\n\n    return cpuPercent;\n}\n#endif\n

Ce code calcule le pourcentage CPU utilisé par le processus depuis le premier appel. Notez que nous prenons la différence entre deux mesures — c'est l'approche standard pour la précision.

Mémoire sous Linux : RSS et VSZ

Pour la mémoire, on lit /proc/self/status. Les lignes qui nous intéressent sont