Точно не уверен, но может после dlopen посмотреть как мапится dll-ка в память, и подгрузить отладочную информацию, примерно так:
sourceware.org/glibc/wiki/Debugging/Loader_Debugging
Начинать читать примерно с info proc mapping.
НО! я почти уверен, что это будет не оптимальный способ, и можно сделать проще.