Faits :
A.
A._, né en 1978, a travaillé en qualité d'ingénieur en télécommunications pour le compte de la société B._ AG, à Zurich, du 18 novembre 2015 au 17 septembre 2016. Le 3 octobre 2016, il s'est inscrit au chômage et un délai-cadre d'indemnisation lui a été ouvert à compter de cette date. Dans sa demande, il a indiqué être domicilié à Genève. Le 29 octobre 2016, il a épousé C._, domiciliée en France, avec laquelle il a eu deux enfants (nés en avril 2013 et novembre 2014).
Par décision du 8 décembre 2016, confirmée sur opposition le 16 mars 2017, l'Office cantonal de l'emploi de Genève (ci-après: l'OCE) a nié le droit de A._ aux indemnités de chômage à compter du 3 octobre 2016. Il a retenu, en se fondant sur l'enquête menée par ses inspecteurs (rapport du 1 er mars 2017), que l'intéressé n'avait jamais eu de domicile effectif à Genève - du moins pas depuis qu'il émargeait de l'assurance-chômage - et qu'il avait toujours été domicilié en France auprès de sa famille.
B.
Saisie d'un recours contre la décision sur opposition, la Chambre des assurances sociales de la Cour de justice de la République et canton de Genève l'a rejeté par jugement du 31 août 2017.
C.
A._ interjette un recours en matière de droit public en concluant à l'annulation de l'arrêt attaqué et à la reconnaissance de son droit aux indemnités de chômage à partir du 3 octobre 2016.
L'OCE a conclu au rejet du recours.

Considérant en droit :
1.
Le recours en matière de droit public peut être formé pour violation du droit, tel qu'il est délimité par les art. 95 et 96 LTF. Le Tribunal fédéral applique le droit d'office (art. 106 al. 1 LTF), n'étant limité ni par les arguments de la partie recourante, ni par la motivation de l'autorité précédente. Le Tribunal fédéral n'examine en principe que les griefs invoqués, compte tenu de l'exigence de motivation prévue à l'art. 42 al. 2 LTF, et ne peut aller au-delà des conclusions des parties (art. 107 al. 1 LTF). Il fonde son raisonnement sur les faits retenus par l'autorité précédente (art. 105 al. 1 LTF) sauf s'ils ont été établis de façon manifestement inexacte ou en violation du droit au sens de l'art. 95 LTF (art. 105 al. 2 LTF). La partie recourante qui entend s'écarter des faits constatés doit expliquer de manière circonstanciée en quoi les conditions de l'art. 105 al. 2 LTF sont réalisées, sinon un état de fait divergent ne peut être pris en considération (art. 97 al. 1 LTF).
2.
Le jugement entrepris expose de manière complète les dispositions légales et la jurisprudence applicables en l'espèce. Il suffit d'y renvoyer. On rappellera en particulier que le droit à l'indemnité de chômage suppose, selon l'art. 8 al. 1 let. c LACI (RS 837.0), la résidence effective en Suisse, ainsi que l'intention de conserver cette résidence pendant un certain temps et d'en faire, durant cette période, le centre des ses relations personnelles (<ref-ruling> consid. 2a p. 466 s.; <ref-ruling> consid. 1 p. 448 s.). Cette condition implique la présence physique de l'assuré en Suisse (dans le sens d'un séjour habituel), ainsi que l'intention de s'y établir et d'y créer son centre de vie (cf. B ORIS R UBIN, Commentaire de la loi sur l'assurance-chômage, 2014, n° 8 ad art. 8 al. 1 let. c LACI). Selon la jurisprudence, le fait d'avoir une adresse officielle en Suisse et d'y payer ses impôts n'est pas déterminant si d'autres indices permettent de conclure à l'existence d'une résidence habituelle à l'étranger (cf. arrêt C 149/01 du 13 mars 2002 consid. 3).
3.
3.1. La cour cantonale a considéré qu'il n'était pas établi, au degré de la vraisemblance prépondérante, que le recourant séjournait à Genève lors de son inscription au chômage le 3 octobre 2016, et au moment du prononcé de la décision sur opposition, le 16 mars 2017. Elle a retenu que le lieu de résidence de l'intéressé et son centre d'intérêt étaient en réalité en France auprès de son épouse et de ses deux enfants, où il avait implicitement admis avoir habité tous les week-ends lorsqu'il travaillait à Zurich et possédait un pied-à-terre à Bâle, avant d'être au chômage. Par ailleurs, le fait d'avoir donné plusieurs adresses à Genève comme lieu prétendu de résidence démontrait que le recourant n'y avait en réalité aucun domicile précis. Il était en outre douteux qu'il ait réellement habité à l'une des adresses mentionnées; les inspecteurs en charge de l'enquête menée par l'OCE n'y avaient trouvé personne lors de leurs cinq visites et une enquête de voisinage avait révélé qu'une autre personne occupait l'appartement.
3.2. Le recourant se plaint d'un établissement manifestement inexact des faits et d'arbitraire (art. 97 LTF et art. 9 Cst.) et d'une violation de l'art. 8 al. 1 let. c LACI. Il reproche à la cour cantonale de n'avoir pas tenu compte, sans raison valable, des attestations de D._ et de E._ dont il ressortait que les prénommés avaient logé l'intéressé dans leur appartement à Genève, respectivement depuis le 12 juin 2016 et à compter du 1er juillet 2016. Ces pièces démontreraient, selon le recourant, qu'il a toujours été domicilié à Genève. Il soutient en outre qu'il n'a jamais vécu chez son épouse en France et qu'il a toujours voulu faire de Genève le centre de ses intérêts.
3.3. En l'occurrence, contrairement à ce que prétend le recourant, la juridiction précédente a dûment pris en considération les attestations de D._ et de E._. Comme elle l'a de manière convaincante exposé, ces attestations ne suffisent toutefois pas à établir la résidence habituelle du recourant en Suisse entre le 3 octobre 2016 et le 16 mars 2017. Pour le surplus, le recourant ne fait valoir aucun élément propre à démontrer le caractère arbitraire du résultat de l'administration des preuves selon lequel il résidait en réalité en France avec son épouse et ses deux enfants. Il n'y a dès lors pas lieu de s'écarter de l'appréciation des preuves opérée par les premiers juges.
4.
C'est finalement en vain que le recourant reproche à la juridiction cantonale d'avoirexaminé la question du droit aux prestations de l'assurance-chômage suisse sous l'angle de l'Accord du 21 juin 1999 entre la Confédération suisse, d'une part, et la Communauté européenne et ses Etats membres, d'autre part, sur la libre circulation des personnes (Accord sur la libre circulation des personnes, ALCP; RS 0.142.112.681) et des règles de coordination auquel renvoie cet accord (Règlement [CE] n° 883/2004 du Parlement européen et du Conseil du 29 avril 2004 portant sur la coordination des systèmes de sécurité sociale; RS 0.831.109.268.1). En effet, le caractère transfrontalier est réalisé dès lors que les premiers juges sont - à juste titre - arrivés à la conclusion que le recourant avait sa résidence habituelle en France au moment du dépôt de sa demande.
5.
Mal fondé, le recours est rejeté. Le recourant, qui succombe, supportera les frais judiciaires (art. 66 al. 1 LTF).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté.
2.
Les frais judiciaires, arrêtés à 500 fr., sont mis à la charge du recourant.
3.
Le présent arrêt est communiqué aux parties, à la Chambre des assurances sociales de la Cour de justice de la République et canton de Genève et au Secrétariat d'Etat à l'économie (SECO).
Lucerne, le 29 mars 2018
Au nom de la Ire Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Maillard
La Greffière : Paris