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wzjs 2025/7/28 9:35:28
北京东城网站建设公司,武汉建站公司,如何编辑网站内容,免费咨询平台电话获取CPU占用率 windows平台 在Windows系统下使用C获取CPU占用率，常见方法可分为系统整体占用率和特定进程占用率两类。以下是具体实现方法及核心代码示例： 一、获取系统整体CPU占用率 方法1：基于GetSystemTimes函数 原理：通过…

获取CPU占用率

windows平台

在Windows系统下使用C++获取CPU占用率，常见方法可分为系统整体占用率和特定进程占用率两类。以下是具体实现方法及核心代码示例：

一、获取系统整体CPU占用率

方法1：基于GetSystemTimes函数

原理：通过计算两次采样的系统空闲时间、内核时间和用户时间差值，结合公式得出整体CPU使用率。

#include <windows.h>
#include <iostream>double GetCpuUsage() {FILETIME idleTime, kernelTime, userTime;static FILETIME preIdleTime, preKernelTime, preUserTime;GetSystemTimes(&idleTime, &kernelTime, &userTime);// 转换为64位整型ULONGLONG idle = (*(ULONGLONG*)&idleTime) - (*(ULONGLONG*)&preIdleTime);ULONGLONG kernel = (*(ULONGLONG*)&kernelTime) - (*(ULONGLONG*)&preKernelTime);ULONGLONG user = (*(ULONGLONG*)&userTime) - (*(ULONGLONG*)&preUserTime);preIdleTime = idleTime;preKernelTime = kernelTime;preUserTime = userTime;if (kernel + user == 0) return 0.0;return ((kernel + user - idle) * 100.0) / (kernel + user);
}// 调用示例
int main() {while (true) {Sleep(1000); // 间隔1秒采样std::cout << "CPU Usage: " << GetCpuUsage() << "%" << std::endl;}return 0;
}
  • 关键点：
    需间隔一定时间（如1秒）采样两次数据。
    公式：(内核时间 + 用户时间 - 空闲时间) / (内核时间 + 用户时间)。
方法2：使用性能计数器（PDH库）

适用场景：需要高精度或实时监控多个计数器。

#include <windows.h>
#include <pdh.h>
#pragma comment(lib, "pdh.lib") double GetCpuUsageByPdh() {static PDH_HQUERY query;static PDH_HCOUNTER counter;static bool initialized = false;if (!initialized) {PdhOpenQuery(nullptr, 0, &query);PdhAddCounter(query, L"\\Processor(_Total)\\% Processor Time", 0, &counter);initialized = true;}PDH_FMT_COUNTERVALUE value;PdhCollectQueryData(query);PdhGetFormattedCounterValue(counter, PDH_FMT_DOUBLE, nullptr, &value);return value.doubleValue; 
}
  • 优点：与任务管理器数据一致，支持多核统计。

二、获取特定进程CPU占用率

原理：通过GetProcessTimes获取进程的内核和用户时间，计算两次采样的时间差占比。

#include <windows.h>
#include <iostream>class ProcessCpuMonitor {
public:ProcessCpuMonitor(DWORD pid) : pid_(pid) {hProcess_ = OpenProcess(PROCESS_QUERY_LIMITED_INFORMATION, FALSE, pid_);}~ProcessCpuMonitor() {if (hProcess_) CloseHandle(hProcess_);}float GetUsage() {FILETIME createTime, exitTime, kernelTime, userTime;if (!GetProcessTimes(hProcess_, &createTime, &exitTime, &kernelTime, &userTime))return -1;ULONGLONG currentKernel = *(ULONGLONG*)&kernelTime;ULONGLONG currentUser = *(ULONGLONG*)&userTime;ULONGLONG delta = (currentKernel + currentUser) - (lastKernel_ + lastUser_);// 计算时间差（单位：100纳秒）ULONGLONG timePassed = GetTickCount64() - lastTick_;lastTick_ = GetTickCount64();lastKernel_ = currentKernel;lastUser_ = currentUser;if (timePassed == 0) return 0.0f;return (delta / 10000.0f) / timePassed * 100.0f; // 转换为百分比}private:DWORD pid_;HANDLE hProcess_ = nullptr;ULONGLONG lastKernel_ = 0, lastUser_ = 0;ULONGLONG lastTick_ = 0;
};// 调用示例
int main() {DWORD pid = 1234; // 目标进程IDProcessCpuMonitor monitor(pid);while (true) {Sleep(1000);std::cout << "Process CPU Usage: " << monitor.GetUsage() << "%" << std::endl;}return 0;
}

注意事项：

需以PROCESS_QUERY_LIMITED_INFORMATION权限打开进程。
公式：(进程时间差 / 系统时间差) * 100%。

三、常见问题

  • 与任务管理器数据不一致：因采样间隔和计算方式差异，结果可能有轻微偏差。
  • 多核CPU：上述方法返回的是整体利用率，如需单核数据，需遍历每个逻辑处理器。
  • 权限问题：获取系统级数据需管理员权限，进程级数据则不需要。

linux平台

在Linux系统下使用C++获取CPU占用率，主要通过解析/proc/stat文件实现。以下是具体实现方法和原理说明：

一、核心原理

Linux内核通过/proc/stat文件提供CPU活动的统计信息。文件中记录了从系统启动到当前时刻，CPU在不同状态下的累计时间（单位：时钟周期），包括：

user：用户态执行时间
nice：低优先级用户态时间
system：内核态执行时间
idle：空闲时间
iowait：I/O等待时间
irq：硬件中断时间
softirq：软件中断时间
通过两次采样这些数值，计算时间差并分析CPU占用率。

二、实现步骤

  1. 读取 /proc/stat 文件
#include <fstream>
#include <vector>
#include <string>struct CpuTime {unsigned long user, nice, system, idle, iowait, irq, softirq;
};CpuTime readCpuStats() {std::ifstream file("/proc/stat");std::string cpu_label;CpuTime time;file >> cpu_label >> time.user  >> time.nice  >> time.system  >> time.idle  >> time.iowait  >> time.irq  >> time.softirq; return time;
}
  1. 计算CPU使用率
    通过两次采样时间差计算CPU利用率：
double calculateCpuUsage(const CpuTime& prev, const CpuTime& curr) {const unsigned long prev_total = prev.user  + prev.nice  + prev.system  + prev.idle  + prev.iowait  + prev.irq  + prev.softirq; const unsigned long curr_total = curr.user  + curr.nice  + curr.system  + curr.idle  + curr.iowait  + curr.irq  + curr.softirq; const unsigned long total_diff = curr_total - prev_total;const unsigned long idle_diff = curr.idle  - prev.idle; return (total_diff - idle_diff) * 100.0 / total_diff;
}
  1. 完整示例
#include <iostream>
#include <unistd.h>int main() {CpuTime prev = readCpuStats();sleep(1); // 采样间隔1秒CpuTime curr = readCpuStats();double usage = calculateCpuUsage(prev, curr);std::cout << "CPU Usage: " << usage << "%" << std::endl;return 0;
}

三、扩展说明

多核CPU处理
/proc/stat中每行对应一个CPU核心（如cpu0, cpu1），需分别解析。

进程级CPU占用率
通过读取/proc/[pid]/stat获取进程的utime（用户态时间）和stime（内核态时间），结合系统总时间计算。

注意事项
采样间隔建议≥1秒，避免瞬时波动。
需处理/proc文件读取失败的情况。
高精度场景可使用clock_gettime替代sleep。

四、优化与替代方案

使用 sysinfo 系统调用
获取粗略的系统负载信息，但精度较低。

调用 getrusage 函数
适用于统计进程自身的CPU使用情况。

第三方库
如libstatgrab或procps-ng提供封装接口。

macOS平台

在 macOS 系统下通过 C++ 获取 CPU 占用率，需要调用 Mach 内核 API 实现。以下是基于 、、 等资料的实现方案：

一、核心实现原理

Mach API 调用
macOS 基于 Darwin 内核，通过 <mach/mach_host.h> 提供的 host_statistics 函数获取 CPU 时间统计信息。
CPU 占用率计算
需两次采样间隔内的 CPU 使用时间差，公式：
CPU 占用率 = (用户态时间 + 内核态时间) / (总时间差) * 100%

二、代码实现示例

#include <mach/mach_host.h>
#include <mach/processor_info.h>
#include <unistd.h>double get_cpu_usage() {host_cpu_load_info_data_t cpuinfo;mach_msg_type_number_t count = HOST_CPU_LOAD_INFO_COUNT;kern_return_t kr = host_statistics(mach_host_self(), HOST_CPU_LOAD_INFO,(host_info_t)&cpuinfo,&count);if (kr != KERN_SUCCESS) return -1.0;// 第一次采样uint64_t total_user_prev = cpuinfo.cpu_ticks[CPU_STATE_USER]; uint64_t total_sys_prev = cpuinfo.cpu_ticks[CPU_STATE_SYSTEM]; uint64_t total_idle_prev = cpuinfo.cpu_ticks[CPU_STATE_IDLE]; uint64_t total_used_prev = total_user_prev + total_sys_prev;// 等待 1 秒后再次采样sleep(1);kr = host_statistics(mach_host_self(),HOST_CPU_LOAD_INFO,(host_info_t)&cpuinfo,&count);if (kr != KERN_SUCCESS) return -1.0;uint64_t total_user = cpuinfo.cpu_ticks[CPU_STATE_USER]; uint64_t total_sys = cpuinfo.cpu_ticks[CPU_STATE_SYSTEM]; uint64_t total_idle = cpuinfo.cpu_ticks[CPU_STATE_IDLE]; uint64_t total_used = total_user + total_sys;// 计算差值uint64_t used_diff = total_used - total_used_prev;uint64_t idle_diff = total_idle - total_idle_prev;uint64_t total_diff = used_diff + idle_diff;return (total_diff == 0) ? 0 : (used_diff * 100.0) / total_diff;
}

三、关键点说明

多核 CPU 处理
上述代码返回的是 所有 CPU 核心的平均占用率。若需获取单核数据，需通过 host_processor_info 函数遍历每个核心 。
时间间隔选择
两次采样间隔建议 1 秒（sleep(1)），间隔过短会导致误差增大。
错误处理
检查 host_statistics 返回值是否为 KERN_SUCCESS，避免因权限问题或 API 调用失败导致崩溃。

四、扩展功能

获取单进程 CPU 占用
结合 proc_pidinfo 函数和 PROC_PIDTASKINFO 参数，可获取指定进程的 CPU 时间 。
实时监控
通过多线程循环调用上述函数，实现动态曲线绘制（参考 中的 ImGui 方案）。

五、编译注意事项

头文件依赖：需包含 <mach/mach.h> 和 <mach/mach_host.h>
链接框架：添加 -framework IOKit 编译选项
示例：clang++ -framework IOKit cpu_usage.cpp -o cpu_usage

完整代码

Github

作者郑天佐
邮箱zhengtianzuo06@163.com
主页http://www.zhengtianzuo.com
githubhttps://github.com/zhengtianzuo
http://www.dtcms.com/wzjs/124562.html

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