GDB如何获取被GCC优化消除的局部变量的值？

使用gcc -g -O1 t.c参数编译以下C代码：

int main()
{
    int a = 1;
    int b = 2;
    int c = 3;
    int d = 4;

    return 0;
}

GCC的优化逻辑会消除所有未使用的局部变量，通过GDB的disassemble命令查看反汇编结果可以验证：汇编代码仅保留了return 0对应的指令，没有任何局部变量分配、赋值的相关操作：

(gdb) disassemble main 
Dump of assembler code for function main:
   0x0000000000401106 <+0>: mov    $0x0,%eax
   0x000000000040110b <+5>: ret    
End of assembler dump.

但实际调试时执行info locals命令，GDB却能正确输出所有C代码中定义的局部变量值：

(gdb) info locals 
a = 1
b = 2
c = 3
d = 4

疑问：生成的汇编代码中不存在这些局部变量的对应操作指令，GDB是通过什么机制获取到这些变量取值的？

核心原因是GCC在带调试信息编译时，会把编译期可确定的变量常量值直接写入DWARF调试段，不需要依赖运行时的指令、栈或寄存器存储：

• 加-g参数编译时，GCC会在最终生成的二进制文件里附加独立的DWARF格式调试信息，这部分内容存在专门的调试段中，不属于程序运行时执行的代码流，所以反汇编看不到相关内容。
• 开O1优化时，编译器确实会删掉这些未使用局部变量的栈空间分配、赋值指令——因为这些操作对程序执行结果没有任何影响，属于冗余操作。但整个编译优化过程中，编译器始终跟踪着所有变量的取值轨迹：这几个局部变量从定义到函数结束都没有被修改过，初始值是编译阶段就能100%确定的常量。
• 对于这类编译期就能确定全生命周期取值的变量，GCC会直接把变量名、类型、对应生效的代码地址范围、固定常量值全部写入DWARF调试条目里，不会要求运行时真的给变量分配存储位置。
• GDB执行info locals命令时，会先定位到当前暂停位置对应的代码地址，再去匹配DWARF中属于当前函数作用域、且在当前地址生效的所有变量条目。对于标记了固定常量值的变量，GDB直接读取调试信息里记录的值输出即可，根本不需要去内存或寄存器中读取。

可以通过readelf -w 编译生成的二进制文件名查看DWARF内容验证，能找到对应变量的调试条目，其中DW_AT_const_value字段就直接存着变量的固定值，类似：

DW_TAG_variable
  DW_AT_name        : a
  DW_AT_type        : 对应int类型的调试条目偏移
  DW_AT_const_value : 1

只有当变量的取值能在编译期被完整、准确追踪时，GCC才会记录这类常量值。如果变量取值依赖运行时输入、或者被优化后取值轨迹无法确定，调试信息里就不会有固定值记录，此时执行info locals就会看到对应变量显示<optimized out>，表示变量已被优化、无法获取取值。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者ks1322