Windows平台下C程序进程内存使用相关技术问题咨询

示例代码 #

#include <stdio.h>
#include <windows.h>
#include <psapi.h>

void getMemInfo(){
    PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX pmc;
    GetProcessMemoryInfo(GetCurrentProcess(), (PROCESS_MEMORY_COUNTERS *)&pmc, sizeof(pmc));
    SIZE_T virtualMemUsedByMe = pmc.PrivateUsage;
    SIZE_T physMemUsedByMe = pmc.WorkingSetSize;
    printf("%ld, %ld\n", virtualMemUsedByMe, physMemUsedByMe);
}
int main()
{
    double a[1000];
    
    getMemInfo();
    double *b = malloc(sizeof(double)*1000);
    
    getMemInfo();
    free(b);

    getMemInfo();
    return 0;
}

问题解答 #

1. 为何每次运行内存输出有差异？是否误用pmc参数？

没有误用参数，PrivateUsage（私有虚拟内存）和WorkingSetSize（物理驻留内存）的用法是正确的。每次运行结果不同是因为Windows进程的内存环境本身就不是完全固定的：

• 进程启动时，系统加载依赖DLL的时机、内存碎片状态、CRT（C运行时库）初始化的额外开销都会有细微差异
• 系统的内存管理机制会动态调整进程的内存分配，比如物理内存不足时会把部分内存换出到分页文件，导致WorkingSetSize波动
• 即使是相同的代码，不同运行实例的栈、堆初始化位置也可能不同，带来内存统计的细微差别

2. 如何及时记录内存分配前后的使用情况？

• 紧挨着调用监控函数：确保getMemInfo()直接写在malloc/free的前后，中间不要插入其他可能触发内存分配的操作（比如额外的printf、系统调用等），避免干扰统计结果
• 封装宏或包装函数：可以把内存监控和分配操作绑定，减少手动调用的失误，比如：

#define MALLOC_AND_RECORD(size) ({ \
    getMemInfo(); \
    void* ptr = malloc(size); \
    getMemInfo(); \
    ptr; \
})

#define FREE_AND_RECORD(ptr) ({ \
    getMemInfo(); \
    free(ptr); \
    getMemInfo(); \
})

或者封装自定义的malloc/free：

void* tracked_malloc(size_t size) {
    getMemInfo();
    void* res = malloc(size);
    getMemInfo();
    return res;
}

void tracked_free(void* ptr) {
    getMemInfo();
    free(ptr);
    getMemInfo();
}

• 注意编译模式差异：调试版CRT会给malloc分配的内存加上额外的调试信息（比如边界检查、内存块标记），导致内存统计数值比Release版大，测试时要保持编译模式一致

3. 优化C项目时，应选用哪个pmc参数作为性能基准？

要根据你的优化目标来选：

• 优化物理内存占用（比如低内存设备、服务器场景）：选WorkingSetSize，它代表当前进程实际占用的物理内存。但注意这个值会被系统的内存置换机制影响，建议多次采样取稳定后的平均值
• 优化虚拟内存占用（比如32位程序避免地址空间耗尽）：选PrivateUsage，它统计的是进程独占的虚拟内存，不包含共享的DLL、系统内存等，能准确反映进程自身的内存开销
• 排查内存泄漏：优先看PrivateUsage，因为泄漏的内存会持续占用私有虚拟内存，而WorkingSetSize可能被系统换出，无法准确体现泄漏情况
• 补充：如果需要更精准的堆内存统计，建议用CRT自带的内存跟踪函数（比如_CrtMemCheckpoint、_heapwalk），因为GetProcessMemoryInfo统计的是整个进程的内存，包括栈、DLL、内核对象等，无法区分堆内存的具体使用情况

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lex