3. printk 格式化输出：常用格式说明符与内核专用格式

printk 的格式化输出是内核调试中最直接的信息呈现手段。与用户空间的 printf 类似，printk 使用格式说明符（format specifier）来指定数据的输出类型和格式。然而，内核提供了大量专用格式说明符，用于处理网络地址、设备树节点、资源大小等内核特有数据类型。掌握这些格式说明符，能让你在调试时一眼看穿数据本质。

3.1 基础格式说明符（与用户空间通用）

以下格式说明符与标准 C 库 printf 行为一致，但在内核环境中使用时需注意数据类型长度（如 long 在 64 位系统为 8 字节）。

// 基础格式示例
int irq = 42;
unsigned long phys_addr = 0x1fe00000;
char *dev_name = "i2c-0";

printk("IRQ number: %d\n", irq);
printk("Physical address: 0x%lx\n", phys_addr);
printk("Device name: %s\n", dev_name);
printk("Pointer value: %p\n", &irq);

3.2 内核专用格式说明符（%p 扩展家族）

内核在 %p 基础上扩展了大量专用格式，通过 %p 后跟特定字符实现。这些扩展由 lib/vsprintf.c 中的 pointer() 函数处理，是内核调试的利器。

3.2.1 网络地址格式（%pI4, %pI6, %pM）

// 网络地址格式示例
__be32 ipv4 = in_aton("10.0.0.1");
struct in6_addr ipv6 = IN6ADDR_LOOPBACK_INIT;
u8 mac[6] = {0x00, 0x11, 0x22, 0x33, 0x44, 0x55};

printk("IPv4: %pI4\n", &ipv4);
printk("IPv6: %pI6\n", &ipv6);
printk("MAC:  %pM\n", mac);

3.2.2 资源与设备格式（%pr, %pR, %pV）

// 资源与设备格式示例
struct resource res = {
    .start = 0x10000000,
    .end   = 0x10000fff,
    .flags = IORESOURCE_MEM,
};
struct device_node *np = of_find_node_by_path("/soc/i2c@12340000");

printk("Resource: %pR\n", &res);
printk("DT node:  %pOF\n", np);
printk("DT name:  %pOFn\n", np);

3.2.3 时间与计时格式（%pt, %pkt）

// 时间格式示例
ktime_t now = ktime_get();
struct timeval tv;

do_gettimeofday(&tv);
printk("ktime: %pt\n", &now);
printk("ktime: %pkt\n", &now);
printk("timeval: %pTV\n", &tv);

3.3 内核专用格式说明符全景图

以下 SVG 图展示了内核 %p 扩展格式说明符的分类体系，帮助你在调试时快速定位所需的格式。

3.4 格式说明符组合与高级用法

内核格式说明符支持长度修饰符、标志位和精度控制，组合使用可以精确控制输出格式。

3.4.1 长度修饰符组合

3.4.2 %pV 可变参数格式化（延迟打印）

%pV 是内核特有的强大工具，它允许将格式化参数打包到 struct va_format 中，实现延迟打印。这在中断上下文或原子上下文中特别有用，因为你可以先构造格式化参数，稍后在安全上下文中再执行实际的 printk 调用。

// %pV 延迟打印示例
struct va_format vaf;
va_list args;

// 在原子上下文中只构造参数，不打印
vaf.fmt = "IRQ %d on CPU %d, count: %llu";
vaf.va = &args;

// 稍后在进程上下文中打印
printk("IRQ stats: %pV\n", &vaf);

3.5 格式说明符选择速查表

以下速查表按调试场景分类，帮助你快速选择正确的格式说明符。

3.6 实战：组合使用格式说明符调试驱动

以下是一个完整的驱动调试示例，展示如何组合使用多种格式说明符输出关键信息。

// 网络驱动调试示例
static void dump_packet_info(struct sk_buff *skb, struct net_device *dev)
{
    struct iphdr *iph = ip_hdr(skb);
    struct ethhdr *eth = eth_hdr(skb);
    ktime_t now = ktime_get();

    printk(KERN_DEBUG "=== Packet Debug ===\n");
    printk(KERN_DEBUG "Device: %s\n", dev->name);
    printk(KERN_DEBUG "MAC src: %pM  dst: %pM\n",
           eth->h_source, eth->h_dest);
    printk(KERN_DEBUG "IP src: %pI4  dst: %pI4\n",
           &iph->saddr, &iph->daddr);
    printk(KERN_DEBUG "Protocol: %d  Length: %u\n",
           iph->protocol, ntohs(iph->tot_len));
    printk(KERN_DEBUG "Timestamp: %pkt\n", &now);
    printk(KERN_DEBUG "SKB addr: %pK\n", skb);
    printk(KERN_DEBUG "====================\n");
}

输出示例：

=== Packet Debug ===
Device: eth0
MAC src: 00:11:22:33:44:55  dst: 66:77:88:99:aa:bb
IP src: 192.168.1.100  dst: 10.0.0.1
Protocol: 6  Length: 1500
Timestamp: 12345.678901234
SKB addr: 0000000000000000
====================