در C++، Debugging (رفع خطا و اشکال‌زدایی) به معنای پیدا کردن و اصلاح مشکلات کد است تا برنامه درست اجرا شود. Debugging شامل شناسایی Compile-time Errors، Runtime Errors، Logical Errors و بررسی جریان برنامه است.

🔹 1️⃣ روش‌های معمول Debugging

1. چاپ مقادیر (Print Debugging)

ساده‌ترین روش، استفاده از cout برای بررسی مقدار متغیرها یا رسیدن به یک نقطه از برنامه است.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int sum = 0;
    for(int i = 1; i <= 5; i++) {
        sum += i;
        cout << "i = " << i << ", sum = " << sum << endl; // Debug
    }
    cout << "Total sum: " << sum << endl;
    return 0;
}

📌 این روش برای برنامه‌های کوچک و سریع مفید است.

2. استفاده از assert

تابع assert بررسی می‌کند یک شرط درست باشد و در صورت نادرست بودن، برنامه متوقف می‌شود.

#include <iostream>
#include <cassert>
using namespace std;

int divide(int a, int b) {
    assert(b != 0);  // اگر b صفر باشد برنامه متوقف می‌شود
    return a / b;
}

int main() {
    cout << divide(10, 2) << endl; // خروجی: 5
    cout << divide(10, 0) << endl; // ❌ متوقف می‌شود
    return 0;
}

3. Debugger

Debugger ابزار پیشرفته‌ای است که با IDE یا ترمینال استفاده می‌شود:

• Breakpoint: توقف برنامه در خط خاص برای بررسی مقادیر متغیرها.

• Step Over: اجرای خط به خط بدون وارد شدن به توابع.

• Step Into: ورود به توابع برای بررسی دقیق‌تر.

• Watch Variables: مشاهدهٔ مقدار متغیرها در زمان اجرا.

📌 مثال IDE: Visual Studio, CLion, Code::Blocks, gdb.

4. بررسی Runtime Errors با try-catch

استفاده از Exception Handling کمک می‌کند خطاهای زمان اجرا کنترل شوند و برنامه کرش نکند.

#include <iostream>
using namespace std;

int main() {
    int a = 10, b = 0;
    try {
        if (b == 0) throw "Division by zero!";
        cout << a / b << endl;
    } catch (const char* msg) {
        cout << "Error: " << msg << endl;
    }
    return 0;
}

5. استفاده از Valgrind (Linux)

• برای شناسایی Memory Leak و Pointer Errors.

• دستور مثال:

valgrind ./program

6. ترکیب تکنیک‌ها

• ابتدا Compile-time Errors را اصلاح کنید.

• سپس Runtime Errors را با assert یا try-catch مدیریت کنید.

• در نهایت Logical Errors را با print/debugger بررسی کنید.

🔹 نکات کلیدی Debugging

• Breakpoints بهترین ابزار برای برنامه‌های بزرگ هستند.

• Print Debugging سریع و ساده است ولی برای برنامه‌های پیچیده محدودیت دارد.

• همیشه حافظه و منابع را بررسی کنید تا Memory Leak نداشته باشید.

• Exception Handling باعث اجرای امن برنامه می‌شود.

💡 خلاصه:
Debugging در C++ ترکیبی از Print Statements، Assert، Try-Catch، Debugger، ابزارهای مدیریت حافظه است و هدف آن پیدا کردن و رفع Compile-time, Runtime, Logical Errors است تا برنامه قابل اعتماد و بدون کرش باشد.