4. printk格式化输出：常用格式化说明符、打印指针和结构体、自定义格式化

printk 的格式化输出，说白了就是内核版的 printf。用法几乎一样，但坑更多。我刚开始写内核驱动时，觉得这玩意儿太简单了，结果一个指针打印错了，排查了整整一个下午。嗯，从那以后我再也不敢小看它了。

4.1 常用格式化说明符

先看最基础的部分。这些说明符你每天都会用到：

说明符	含义	示例
%d 或 %i	有符号十进制整数	printk(KERN_INFO "count = %d\n", count);
%u	无符号十进制整数	printk(KERN_DEBUG "size = %u\n", size);
%x	无符号十六进制（小写）	printk("reg_val = 0x%x\n", reg);
%X	无符号十六进制（大写）	printk("MASK = 0x%X\n", mask);
%ld / %lx	long 类型	printk("offset = %ld\n", off);
%lld / %llx	long long 类型	printk("ts = %lld\n", ts);
%s	字符串	printk("name = %s\n", dev_name);
%c	单个字符	printk("tag = %c\n", tag);

4.2 打印指针：%p 家族的玄机

打印指针是内核调试的重头戏。普通 printf 用 %p 就完事了，但内核里 %p 被玩出了花。为什么？因为安全考虑——直接打印真实地址可能泄露内核布局信息。

我个人建议，调试阶段用 %px，它能打印完整的真实地址。正式代码里用 %p，它会被哈希处理：

// 调试阶段：看真实地址
printk("buf = %px\n", buf);   // 输出: buf = 00000000f1234567

// 正式代码：哈希地址
printk("buf = %p\n", buf);    // 输出: buf = 000000001234abcd

除了基础用法，%p 还有很多扩展格式。我整理了一张表，你直接收藏就行：

格式	作用	示例输出
%p	哈希后的指针	000000001234abcd
%px	真实指针（需开启 debug）	ffff888012345678
%pK	内核符号指针	0xffffffff81234567
%pS	打印符号名+偏移	do_fork+0x12/0x200
%pF	打印函数名	do_fork
%pI4	IPv4 地址	192.168.1.1
%pI6	IPv6 地址	2001:db8::1
%pM	MAC 地址	00:11:22:33:44:55
%pD	dentry 路径	/home/user/file.txt

4.3 打印结构体：从手动到自动

打印结构体是内核调试的日常。最笨的办法是逐个字段打印：

struct task_struct *p = current;
printk("pid = %d, comm = %s, state = %ld\n",
       p->pid, p->comm, p->state);

这样写多了你就烦了。内核其实提供了不少辅助宏，比如：

// 打印 task_struct 的关键信息
printk("task: %p, pid: %d, comm: %s\n",
       p, task_pid_nr(p), p->comm);

// 打印时间结构体
struct timespec64 ts;
printk("time: %lld.%09ld\n", ts.tv_sec, ts.tv_nsec);

对于自定义结构体，我建议你写个专门的 dump 函数。比如：

struct my_device {
    int id;
    char name[32];
    unsigned long base;
    int irq;
};

static void dump_my_device(struct my_device *dev)
{
    printk("my_device@%px:\n", dev);
    printk("  id   = %d\n", dev->id);
    printk("  name = %s\n", dev->name);
    printk("  base = 0x%lx\n", dev->base);
    printk("  irq  = %d\n", dev->irq);
}

4.4 自定义格式化：扩展 printk 的能力

内核允许你注册自定义的 %p 扩展。说白了，就是告诉 printk：遇到 %p 后面跟某个字符时，调用你的处理函数。

实现方式很简单，用 struct printf_spec 和 register_printf_specifier：

// 自定义 %pM 的处理器（其实内核已经内置了）
// 这里演示如何注册一个 %pX 来打印自定义结构

#include <linux/printk.h>

static int my_pointer_format(struct printf_spec *spec,
                             const char *fmt, va_list args)
{
    struct my_device *dev = va_arg(args, struct my_device *);
    return scnprintf(buf, size, "dev(id=%d, name=%s)",
                     dev->id, dev->name);
}

// 在模块初始化时注册
static int __init my_init(void)
{
    register_printf_specifier("X", my_pointer_format, NULL);
    return 0;
}

注册之后，你就可以这样用了：

struct my_device dev = { .id = 42, .name = "eth0" };
printk("device info: %pX\n", &dev);
// 输出: device info: dev(id=42, name=eth0)

4.5 知识体系总览

下面这张图总结了 printk 格式化输出的核心脉络。你把它存下来，写代码时对照着看：

说到底，printk 格式化输出就是个熟练活。你多写几次，自然就记住了。我个人建议你把这些表格截图存手机里，写代码时瞄一眼。等用熟了，你闭着眼都能写出正确的格式化字符串。