【无法打开源文件】源文件移动后gdb不显示代码的原因

问题

我们从最简单的C语言程序之一开始。源文件main.c位于用户目录gdb文件夹下。

florian@florian-pc:~/gdb$ cat main.c int main() { return 0; };

然后将源文件编译为main（需要调试选项-g），并将main.c移动到src下，然后对main进行调试。

florian@florian-pc:~/gdb$ gcc main.c -o main -g florian@florian-pc:~/gdb$ mv main.c src florian@florian-pc:~/gdb$ gdb main (gdb) b main Breakpoint 1 at 0x8048397: file main.c, line 3. (gdb) list 1 main.c: 没有那个文件或目录. in main.c

在gdb中，使用list命令查看源代码时，无法找到源文件main.c。

探究

由于对DWARF调试格式并不清晰，我本以为使用调试选项编译的可执行程序内部包含了源文件的内容，这样无论源码是否存在，可执行程序都可以被正常调试。但是，从上边的例子中可以看出，事实并非如此。

我们可以作一个简单的推测：由于移动源文件的位置后，gdb无法找到源文件的位置，估计可执行文件的调试段内保存的不是源文件的内容，而是路径信息。

将main.c移动回来，重新编译，生成目标文件main.o，并查看其段信息。

florian@florian-pc:~/gdb$ mv src main.c florian@florian-pc:~/gdb$ gcc -c main.c -o main.o -g florian@florian-pc:~/gdb$ objdump -s main.o main.o: file format elf32-i386 Contents of section .text: 0000 5589e5b8 00000000 5dc3 U.......]. …… Contents of section .debug_str: 0000 6d61696e 2e63002f 686f6d65 2f666c6f main.c./home/flo 0010 7269616e 2f676462 00474e55 20432034 rian C 4 0020 2e342e35 006d6169 6e00 .4.5.main. ……

我们发现在.debug_str段内，有两个很明显的字符串信息。

（1）/home/florian/gdb：看起来很像源文件所在的绝对路径。

（2）main.c：显而易见，是源文件的名称。

验证

我们再把main.c移动到src目录下，再次编译，看看字符串的信息有何变化。

florian@florian-pc:~/gdb$ mv main.c src florian@florian-pc:~/gdb$ gcc -c src -o main.o -g florian@florian-pc:~/gdb$ objdump -s main.o main.o: file format elf32-i386 Contents of section .text: 0000 5589e5b8 00000000 5dc3 U.......]. …… Contents of section .debug_str: 0000 2f686f6d 652f666c 6f726961 6e2f6764 /home/florian/gd 0010 6200474e 55204320 342e342e 35007372 b.GNU C 4.4.5.sr 0020 632f6d61 696e2e63 006d6169 6e00 c.main.

在.debug_str段内的两个字符串信息发生了变化。

（1）/home/florian/gdb：可见该字符串为执行gcc命令时的当前目录的绝对路径。

（2）src：该字符串为源文件相对于当前目录的相对路径。

将两个目录合并，便可以得到源文件的绝对路径：

/home/florian/gdb /src

结论

由此可见，使用调试选项编译生成的可执行文件内并非保存了源文件的内容，而是源文件的绝对路径信息。DWARF调试格式（详见这里）定义的其他debug段内保存了二进制代码与源文件行号的对应关系，这样gdb的list命令工作时，实际是读取可执行文件内的行号信息，并将源文件的代码内容显示出来。这也是为什么将源文件移动后，list命令信息无法找到源文件的原因。

从这里，我们也可以清楚一个事实：当源码目录的源文件路径发生变化后，如果需要对可执行文件进行调试，则必须重新编译。

类似的问题不仅仅在gdb的list命令中存在，objdump –S命令用于交叉显示反汇编代码与源代码，同样会受移动源文件的影响。