4. printk 格式说明符：%d、%x、%p、%s、%zu 等常用格式、%p 扩展（%pK、%pI4、%pM）、自定义格式

在嵌入式 Linux 驱动调试中，printk 是最直接、最常用的日志输出手段。其格式化字符串的掌握程度，直接决定了调试信息的可读性与分析效率。本章将系统梳理 printk 的常用格式说明符、内核特有的 %p 扩展，以及如何通过自定义格式实现更高效的日志输出。

4.1 基础格式说明符速查

下表列出了驱动调试中最常用的格式说明符及其典型应用场景：

4.2 内核专用 %p 扩展：安全与可读性并重

Linux 内核在标准 C 的 %p 基础上，扩展了一套功能强大的子格式说明符。这些扩展通过 %p[扩展符] 的语法调用，极大简化了常见数据结构的打印逻辑。

4.2.1 安全控制：%pK

%pK 用于控制内核指针的可见性。当 /proc/sys/kernel/kptr_restrict 设置为 1 或 2 时，非特权用户看到的指针会被替换为全零，有效防止内核地址泄露。

// 安全打印指针，非 root 用户看到 0000000000000000
printk(KERN_INFO "Device at %pK\n", dev_ptr);

4.2.2 网络地址：%pI4 与 %pI6

打印 IP 地址时，无需手动调用 sprintf 拼接点分十进制字符串。%pI4 直接接受 __be32 指针，自动完成网络字节序到点分十进制的转换。

__be32 ip = cpu_to_be32(0xC0A80001); // 192.168.0.1
printk(KERN_INFO "Server IP: %pI4\n", &ip);
// 输出: Server IP: 192.168.0.1

4.2.3 MAC 地址：%pM

以太网 MAC 地址的打印变得极其简洁，无需逐字节格式化。

u8 mac[6] = {0x00, 0x1A, 0x2B, 0x3C, 0x4D, 0x5E};
printk(KERN_INFO "MAC: %pM\n", mac);
// 输出: MAC: 00:1a:2b:3c:4d:5e

4.3 自定义格式：使用 printk 的 %p 扩展机制

内核允许驱动开发者注册自己的 %p 扩展，这对于打印自定义结构体（如设备私有数据、硬件寄存器集合）极为有用。核心机制是通过 struct printf_spec 和 set_printf_spec 注册格式化回调函数。

4.3.1 实现步骤

1. 定义格式化回调函数：函数原型为 int my_formatter(struct printf_spec *spec, const char *fmt, ...)。
2. 注册扩展：在模块初始化时调用 set_printf_spec('X', my_formatter)，其中 'X' 是自定义扩展字符。
3. 使用：在 printk 中通过 %pX 调用自定义格式化逻辑。

// 示例：自定义 %pD 打印 struct my_device 的关键字段
static int my_dev_printf(struct printf_spec *spec, const char *fmt, ...)
{
    struct my_device *dev;
    va_list args;

    va_start(args, fmt);
    dev = va_arg(args, struct my_device *);
    va_end(args);

    return seq_printf(spec->seq, "{irq=%d, base=0x%lx, name=%s}",
                      dev->irq, dev->base, dev->name);
}

// 模块初始化时注册
static int __init my_driver_init(void)
{
    set_printf_spec('D', my_dev_printf);
    // ...
}

// 使用自定义格式
struct my_device *dev = get_device();
printk(KERN_INFO "Device info: %pD\n", dev);
// 输出: Device info: {irq=42, base=0x10002000, name=my_i2c}

4.4 格式说明符选择流程图

下面的 SVG 流程图帮助你在调试时快速选择合适的格式说明符：

4.5 常见陷阱与最佳实践

• 类型不匹配：使用 %d 打印 size_t 会导致 64 位系统上截断，应使用 %zu。
• 指针哈希：普通 %p 在内核 5.0+ 默认进行地址哈希，如需原始地址请使用 %px（仅限调试内核）。
• 网络字节序：%pI4 期望输入为网络字节序（大端），传入主机字节序会导致 IP 地址反转。
• 缓冲区溢出：%s 打印字符串时，确保指针非空且以 \0 结尾，否则可能引发崩溃。