C++で実行時にメモリ使用量を取得する方法【Linux環境向け】

C++プログラムでは、仮想メモリ使用量や常駐セットサイズ（RSS：Resident Set Size）といったメモリ使用量の統計情報を、実行時に動的に取得できます。これらの情報を取得するには、OSが提供するシステムライブラリや特殊なファイルを利用します。ただし、取得方法はオペレーティングシステムによって異なるため、本記事ではLinux環境を例に解説します。

/proc/self/statからメモリ情報を読み取る仕組み

Linuxでは、/proc/self/statファイルからカレントプロセス自身に関する詳細情報を取得できます。ここから以下の2つの指標を読み取り、メモリ使用状況を把握します。

• 仮想メモリ使用量（vsize）：プロセスに割り当てられた仮想アドレス空間の合計サイズ（バイト単位）
• 常駐セットサイズ（rss）：物理メモリ上に実際にロードされているページ数

注意点として、rssはページ数で記録されているため、実際の使用量（KB）に変換するにはシステムのページサイズを掛ける必要があります。ページサイズはsysconf(_SC_PAGE_SIZE)関数で取得できます。

コード例

#include <unistd.h>
#include <ios>
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;
void mem_usage(double& vm_usage, double& resident_set) {
    vm_usage = 0.0;
    resident_set = 0.0;
    ifstream stat_stream("/proc/self/stat",ios_base::in); //procディレクトリから情報を取得
    //情報を受け取るための変数を用意
    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;
    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; //残りの項目は不要
    stat_stream.close();
    long page_size_kb = sysconf(_SC_PAGE_SIZE) / 1024; // x86-64では2MBページに設定される場合がある
    vm_usage = vsize / 1024.0;
    resident_set = rss * page_size_kb;
}
int main() {
    double vm, rss;
    mem_usage(vm, rss);
    cout << "Virtual Memory: " << vm << "\nResident set size: " << rss << endl;
}

実行結果

Virtual Memory: 13272
Resident set size: 1548

コードのポイント

mem_usage()関数では、まずifstreamを使って/proc/self/statを開きます。このファイルの各項目はスペース区切りで並んでいるため、抽出演算子（>>）を連結して順番に読み込みます。必要なのは後半のvsizeとrssだけですが、先頭の項目もすべて読み飛ばさずに受け取る必要がある点に注意してください。

その後、vsizeを1024で割ってKB単位の仮想メモリ使用量に変換し、rssにページサイズ（KB）を掛けて常駐セットサイズを求めています。この手法は追加ライブラリ不要で手軽に使える一方、Linux専用であるため、クロスプラットフォーム対応が必要な場合はWindowsのAPIなどOSごとの実装を用意しましょう。