项目实战：使用Windows API实现程序性能监控
本文介绍了如何在Windows系统下使用Windows API实现程序性能监控工具的开发。由于Windows系统的开放性限制，作者开发了一个基于Visual Studio和Qt6的可视化监控工具，包含CPU、内存、I/O和线程监控模块。文章详细讲解了10个关键Windows API的使用方法，包括GetSystemInfo、GetProcessTimes、GetProcessMemoryInfo等，并提供了结构体参数说明。项目采用模块化设计，使用者可根据需要选择特定监控模块或整体集成。该工具旨在帮助开发者捕
前言
Windows系统区别与Linux系统并没有那么多的开源工具，对系统的开放性也比较差，所以导致很多情况下程序出现问题时，不能很好的定位程序发生问题的地方，而使用Ai或者查阅相关的博客推荐的工具都是Linux系统下的，为了解决这个问题所以博主写了这篇《项目实战：使用Windows API实现程序性能监控》。本篇博客主要是为了使用Windows API来监控程序，防止某些偶发性的Bug导致程序异常时，系统无法提供完善的信息来使我们定位问题。
项目介绍
本文初始项目是使用Visual Studio + Qt6编写的，其中Qt作为可视化前端界面输出监控的信息，主要功能则是在systemMonitor类中，其中每一个XXXMonitor文件夹对应监控不同的信息，有进程信息，IO信息，内存信息和CPU信息。如果需要使用对应的监控可以把对应的文件夹迁移到项目中即可，如果需要使用全部的监控功能则只需要拷贝systemMonitor类和XXXMonitor文件夹即可实现监控信息的输出，当前项目的结构如下：
项目 ├── QtMonitor.sln └── QtMonitor ├── cpuMonitor │ ├── cpuMonitor.h │ └── cpuMonitor.cpp ├── ioMonitor │ ├── ioMonitor.h │ └── ioMonitor.cpp ├── memoryMonitor │ ├── memoryMonitor.h │ └── memoryMonitor.cpp ├── threadMonitor │ ├── threadMonitor.h │ └── threadMonitor.cpp ├── main.cpp ├── QtMonitor.h ├── QtMonitor.cpp ├── QtMonitor.ui ├── QtMonitor.qrc ├── systemMonitor.h ├── systemMonitor.cpp └── io_test.txt项目所实现的功能也比较简单，具体如图：
图1.项目概况
Windows API介绍
在当前项目中使用了很多Windows API，本小节则主要讲解这些API和API相关的参数。具体如下：
1.GetSystemInfo：获取CPU核心/逻辑处理器数量
void GetSystemInfo( LPSYSTEM_INFO lpSystemInfo // 输出参数);SYSTEM_INFO 结构体说明：typedef struct _SYSTEM_INFO { union { DWORD dwOemId; // 旧版本字段，现代代码通常不直接使用 struct { WORD wProcessorArchitecture; // 处理器架构，例如 x86、x64、ARM WORD wReserved; // 保留字段 }; }; DWORD dwPageSize; // 内存页大小，单位为字节 LPVOID lpMinimumApplicationAddress; // 应用程序可访问的最低内存地址 LPVOID lpMaximumApplicationAddress; // 应用程序可访问的最高内存地址 DWORD_PTR dwActiveProcessorMask; // 当前活动处理器掩码 DWORD dwNumberOfProcessors; // 当前系统逻辑处理器数量 DWORD dwProcessorType; // 处理器类型，旧字段，通常不再推荐依赖 DWORD dwAllocationGranularity; // 虚拟内存分配粒度，单位为字节 WORD wProcessorLevel; // 处理器级别 WORD wProcessorRevision; // 处理器版本} SYSTEM_INFO;2.GetCurrentProcess：获取当前进程的伪句柄
HANDLE GetCurrentProcess(void);返回值类型 HANDLE： 返回当前进程的伪句柄。该句柄只代表当前进程，不需要调用CloseHandle关闭 是Windows对系统对象的句柄类型，例如进程、线程、快照等3.GetProcessTimes：获取指定进程的时间信息，项目中用于计算当前进程CPU占用率
BOOL GetProcessTimes( HANDLE hProcess, // 进程句柄 LPFILETIME lpCreationTime, // 接收进程创建时间 LPFILETIME lpExitTime, // 接收进程退出时间；进程未退出时通常无有效退出时间 LPFILETIME lpKernelTime, // 接收进程在内核态消耗的CPU时间 LPFILETIME lpUserTime // 接收进程在用户态消耗的CPU时间);返回值FILETIME结构体说明： 返回非0表示调用成功。 返回0表示调用失败，可通过GetLastError获取错误原因 项目中使用lpKernelTime + lpUserTime的增量计算当前进程CPU使用率 typedef struct _FILETIME { DWORD dwLowDateTime; // 64位时间值的低32位 DWORD dwHighDateTime; // 64位时间值的高32位 } FILETIME;4.GetSystemTimes：获取系统整体CPU时间
BOOL GetSystemTimes( LPFILETIME lpIdleTime, // 接收系统空闲时间 LPFILETIME lpKernelTime, // 接收系统内核态时间，该值包含空闲时间 LPFILETIME lpUserTime // 接收系统用户态时间);返回值FILETIME结构体： 返回非0表示调用成功 返回0表示调用失败，可通过GetLastError获取错误原因 typedef struct _FILETIME { DWORD dwLowDateTime; // 64位时间值的低32位 DWORD dwHighDateTime; // 64位时间值的高32位 } FILETIME;5.GetProcessIoCounters：获取指定进程的I/O统计信息
BOOL GetProcessIoCounters( HANDLE hProcess, // 进程句柄 PIO_COUNTERS lpIoCounters // 指向IO_COUNTERS结构体，函数会写入进程I/O计数);返回值IO_COUNTERS结构体说明： 返回非0表示调用成功 返回0表示调用失败，可通过GetLastError获取错误原因 typedef struct _IO_COUNTERS { ULONGLONG ReadOperationCount; // 读操作次数 ULONGLONG WriteOperationCount; // 写操作次数 ULONGLONG OtherOperationCount; // 其他 I/O 操作次数 ULONGLONG ReadTransferCount; // 读传输字节总数 ULONGLONG WriteTransferCount; // 写传输字节总数 ULONGLONG OtherTransferCount; // 其他 I/O 传输字节总数 } IO_COUNTERS;6.GetProcessMemoryInfo：获取指定进程的内存使用信息
BOOL GetProcessMemoryInfo( HANDLE Process, // 进程句柄 PPROCESS_MEMORY_COUNTERS ppsmemCounters, // 指向PROCESS_MEMORY_COUNTERS或 PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX结构体 DWORD cb // 结构体大小);返回值PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX结构体说明： 返回非0表示调用成功 返回0表示调用失败，可通过 GetLastError 获取错误原因 typedef struct _PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX { DWORD cb; // 结构体大小 DWORD PageFaultCount; // 页面错误次数 SIZE_T PeakWorkingSetSize; // 峰值工作集大小，单位为字节 SIZE_T WorkingSetSize; // 当前工作集大小，单位为字节 SIZE_T QuotaPeakPagedPoolUsage; // 分页池配额峰值 SIZE_T QuotaPagedPoolUsage; // 当前分页池配额使用量 SIZE_T QuotaPeakNonPagedPoolUsage; // 非分页池配额峰值 SIZE_T QuotaNonPagedPoolUsage; // 当前非分页池配额使用量 SIZE_T PagefileUsage; // 当前提交/页面文件使用量，单位为字节 SIZE_T PeakPagefileUsage; // 峰值提交/页面文件使用量，单位为字节 SIZE_T PrivateUsage; // 当前进程私有提交内存，单位为字节 } PROCESS_MEMORY_COUNTERS_EX;7.GetCurrentProcessId：获取当前进程ID
DWORD GetCurrentProcessId(void);返回值DWORD类型说明： 返回当前进程的进程 ID。 typedef unsigned long DWORD; // Windows常用的32位无符号整数类型8.CreateToolhelp32Snapshot：创建系统快照
HANDLE CreateToolhelp32Snapshot( DWORD dwFlags, // 采集系统线程快照 DWORD th32ProcessID // 进程ID，集线程快照时该参数通常传0);返回值说明： 成功时返回快照句柄 失败时返回INVALID_HANDLE_VALUE 该函数返回的是真实句柄，使用完成后必须调用CloseHandle关闭9.Thread32First：获取线程快照中的第一条线程记录
BOOL Thread32First( HANDLE hSnapshot, // CreateToolhelp32Snapshot返回的线程快照句柄 LPTHREADENTRY32 lpte // 指向THREADENTRY32结构体，调用前必须设置lpte->dwSize = sizeof(THREADENTRY32)。);返回值THREADENTRY32结构体说明： 返回TRUE表示成功获取第一条线程记录 返回FALSE表示失败，可能是快照为空或句柄无效 typedef struct tagTHREADENTRY32 { DWORD dwSize; // 结构体大小，调用Thread32First前必须设置 DWORD cntUsage; // 线程引用计数，通常不使用 DWORD th32ThreadID; // 线程ID DWORD th32OwnerProcessID; // 拥有该线程的进程ID LONG tpBasePri; // 线程基础优先级 LONG tpDeltaPri; // 线程优先级增量，通常不使用 DWORD dwFlags; // 保留字段 } THREADENTRY32;10.Thread32Next：获取线程快照中的下一条线程记录
BOOL Thread32Next( HANDLE hSnapshot, // CreateToolhelp32Snapshot返回的线程快照句柄 LPTHREADENTRY32 lpte // 指向THREADENTRY32结构体，用于接收下一条线程记录);返回值THREADENTRY32结构体说明： 返回TRUE表示成功获取下一条线程记录 返回FALSE表示没有更多线程记录或调用失败 typedef struct tagTHREADENTRY32 { DWORD dwSize; // 结构体大小 DWORD cntUsage; // 线程引用计数，通常不使用 DWORD th32ThreadID; // 线程ID DWORD th32OwnerProcessID; // 拥有该线程的进程ID LONG tpBasePri; // 线程基础优先级 LONG tpDeltaPri; // 线程优先级增量，通常不使用 DWORD dwFlags; // 保留字段 } THREADENTRY32;11.CloseHandle：关闭一个已打开的 Windows 对象句柄
BOOL CloseHandle( HANDLE hObject // 需要关闭的对象句柄);返回值说明： 返回非0表示关闭成功。 返回0表示关闭失败，可通过GetLastError获取错误原因 注意：CreateToolhelp32Snapshot返回的快照句柄需要CloseHandle GetCurrentProcess返回的是当前进程伪句柄，不需要CloseHandle项目开源
https://github.com/3020Xmy/QtMonitorhttps://github.com/3020Xmy/QtMonitor
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