Séminaire GÉLO, Montréal, le 3 avril 2002 SPOOL Spreading Desirable Properties into the Design of...

Séminaire GÉLO, Montréal, le 3 avril 2002

SPOOLSpreading Desirable Properties

into the Design of Object-Oriented, Large-Scale

Software Systems

La passerelle DISCOVER-SPOOL :alimentation d'un dépôtde code source pourl'analyse détaillée desystèmes de tailleindustrielle

Jean-François Bédard

Département d’informatique etde recherche opérationnelleUniversité de Montréal

Laboratoire de génie logiciel


Résumé de la présentation

• Objectifs de la recherche

• Environnement SPOOL

• Rappels, état de l’art

• Description du problème

• Génération des fichiers XMI

• Dépôt SPOOL évolué

• Expérimentations, travaux futurs


Objectifs de la recherche

• Offrir à l’environnement de rétro-

ingénierie SPOOL une passerelle

évoluée

• Étendre le métamodèle UML pour

modéliser les corps des méthodes

• Valider le profil RCR par implantation


Environnement SPOOL

Capture du code source(C, C++, Java)

Parseurs DISCOVER

Scripts d’exportation Tcl/Access

Base de donnéesorientée objet

POET

XMI

Outils de visualisationet d’analyse

Analyse des dépendances

Recherche et exploration

Inspection conceptuelle


Rappels

• lex et yacc

• Arbres syntaxiques abstraits (AST)

• Graphes sémantiques abstraits (ASG)

• UML et XMI

• Profil RCR


lex et yacc

• Utilitaires UNIX pour la construction de

compilateurs

• lex effectue l’analyse lexicale

(division des données d’entrée en jetons)

• yacc se charge du parsage

(découverte des relations entre les jetons)

• Le parseur interagit étroitement avec le

lexeur


Arbres syntaxiques abstraits (AST)

• Les AST encodent la représentation

intermédiaire entre le code source et le

code objet

• Chaque nœud représente un élément

structurel du langage (énoncés,

expressions, littéraux, etc.)

• Les AST contiennent toute l’information

significative tirée du code source


Exemple d’AST

contains(1)

instance instance instance opd(2)opd(1)

contains(1) contains(3) contains(5)

instance

contains(2)

opd(2)opd(1)

contains(4)

opd(2)opd(1)

formal parm()

object(salary)

type(int)

class(Employee)

type(void)

object(raise)

type(int)

name(raise)

literal(50)

operator(=)

function(main)

object(jones)

type(Employee)

operator(.)

literal(800)

operator(=)

name(jones)

name(salary)

class Employee{ public: int salary;};

main(void){ Employee jones; int raise; jones.salary = 800; raise = 50;};


Graphes sémantiques abstraits (ASG)

• Les ASG constituent des AST

augmentés d’informations

sémantiques

• Ajout de liens entre les utilisations

et les déclarations des variables,

des types et des fonctions


Exemple d’ASG

contains(1)

opd(2)

opd(1)contains(5)

opd(1)opd(1)

instanceinstance

instance

contains(3)

instance

contains(4)

contains(2)

opd(2)

opd(2)

contains(1)

object(salary)

class(Employee)

type(void)

literal(50)

operator(=)

object(jones)

type(int)

formal parm()

object(raise)

function(main)

literal(800)

operator(=)

operator(.)


UML

• UML (Unified Modeling Language) est un

langage graphique pour la visualisation, la

construction, la spécification et la documentation

des composantes des systèmes logiciels

• UML représente une collection des meilleures

pratiques pour concevoir des systèmes

complexes, particulièrement dans le domaine de

l’orienté objet


Exemple de diagramme de classes UML

manager

managedCompanies

0..*

employee

0..*

employer

0..*

0..1

customer

Bank

accountNumber : Integer

Company

name : Stringaddress : String

getStockPrice() : Real

Job

title : StringstartDate : Datesalary : Integer

Person

firstName : StringlastName : StringbirthDate : Datesex : enum {male, female}

getIncome(Date) : Integer


XMI

• XMI (XML Metadata Interchange) est

un format d’échange intégrant trois

standards industriels : XML, UML et

MOF

• Il facilite l’échange de métamodèles

entre les outils de modélisation

basés sur UML et les dépôts

conceptuels basés sur MOF

Exemple de document XMI

<XMI version="1.1" xmlns:UML="org.omg/UML1.3"> <XMI.header> <XMI.model xmi.name="Department" href="Department.xml"/> <XMI.metamodel xmi.name="UML" href="UML.xml"/> </XMI.header> <XMI.content> <UML:Class name="Department" xmi.id="Department"> <UML:ModelElement.ownedElements> <UML:Attribute name="name" type="String"/> <UML:Attribute name="location" type="String"/> </UML:ModelElement.ownedElements> </UML:Class>  <UML:Association> <UML:Association.connection> <UML:AssociationEnd name="memberOf" type="Department"/> <UML:AssociationEnd name="persons" type="Person"/> </UML:Association.connection> </UML:Association> </XMI.content></XMI>


Profil RCR

• Le profil RCR (rétroconception,

compréhension, réingénierie) offre une

solution en relation avec UML pour la

modélisation détaillée des corps des

méthodes d’un système

• RCR propose des extensions au

métamodèle UML sous la forme de

métaéléments stéréotypés


BehavioralFeature

«stereotype»RCR.Step

Tagsstep_kind

«stereotype»RCR.CalculateStep

TagscalculateStep_kind

«stereotype»RCR.CreateStep

TagscreateStep_kind

«stereotype»RCR.AssignStep

TagsassignStep_kind

«stereotype»RCR.CallStep

TagscallStep_kind

«stereotype»RCR.CompareStep

TagscompareStep_kind

«stereotype»RCR.DestroyStep

TagsdestroyStep_kind

«stereotype»RCR.AccessStep

TagsaccessStep_kind

«stereotype»RCR.ConvertStep

TagsconvertStep_kind

«stereotype»RCR.ReflectionStep

TagsreflectionStep_kind


État de l’art

• GEN++

• Datrix

• CPPX

• Columbus

• DISCOVER

• Passerelle Datrix-SPOOL


GEN++

• GEN++ est un générateur d’analyseurs

de code source C++, basé sur le

processeur frontal Cfront et sur un

langage abstrait de spécification de

requêtes, GENOA

• GENOA visualise le code source du

point de vue des graphes sémantiques

abstraits (ASG)


Datrix

• Les parseurs Datrix traitent les systèmes

rédigés en C, C++ et Java

• Les parseurs construisent en mémoire

les ASG correspondants et émettent

leurs graphes en TA-like ou VCG

• Les fichiers TA-like sont utilisés dans

SPOOL par le convertisseur ASG2XMI


CPPX

• CPPX est un compilateur C++ qui produit en

sortie une base d’informations

• CPPX utilise le compilateur GCC de GNU et

convertit les ASG résultants en fichiers GXL,

TA ou VCG

• La base d’informations est une collection de

faits à propos d’un programme et de ce qu’il

contient, définit, utilise, modifie, requiert,

importe et exporte


Columbus

• Columbus est un cadre d’application de rétro-

ingénierie logicielle pour l’analyse, la représentation

interne, le filtrage et l’exportation de code source

• Dans sa version actuelle, Columbus contient des

modules de traitement des systèmes écrits en C++

• Entités extraites du code source : les structures

(class, struct, union) et leurs composantes (attributs

et fonctions), les énumérations, les templates et les

objets globaux


DISCOVER

• DISCOVER est un atelier de génie logiciel

comportant une suite d’outils aidant à la

compréhension des systèmes

• DISCOVER contient un dépôt alimenté par le

parsage détaillé du code source C, C++, Java

et SQL

• DISCOVER donne accès aux AST ainsi

emmagasinés par un langage de scriptage

dérivé de Tcl, Tcl/Access


Passerelle Datrix-SPOOL

• Passerelle pour alimenter le dépôt

orienté objet de l'atelier SPOOL

• Elle recueille les fichiers .asg de Datrix

et importe leur contenu dans le dépôt

• Composée de deux applications : le

convertisseur ASG2XMI et l’importateur

XMI


Description du problème

• Alimentation d’un dépôt de code source

permettant l’analyse détaillée de systèmes

logiciels de taille industrielle

• Éléments constitutifs d’un système

considérés et exclus

• Langages de programmation considérés

• Attentes techniques : processus rapides et

fichiers compacts


Ébauche de la solution

Arbressyntaxiques

abstraits(AST)

Scriptsd’exportation

Tcl/Access

FichiersXMI de base

FichiersXMI/RCR

DépôtSPOOL/RCR

DISCOVERImportateur

XMI/RCR

Fichiers source

(C, C++, Java)


Fichiers XMI de base

• Fichiers décrivant principalement les

éléments constitutifs d’un système

• Approche retenue : construction préalable

de tables de symboles globales

• Éléments recueillis : les structures et leurs

attributs, les énumérations et leurs littéraux,

les alias (typedef) et les déclarations et

définitions de fonctions


Fichiers XMI/RCR

• Fichiers décrivant principalement les objets

globaux et les corps des méthodes d’un

système

• Implantation concrète du profil RCR

• Script d’exportation XMI/RCR : ensemble

de procédures (104) rattachées aux types

de nœuds d’AST rencontrés, regroupées à

l’intérieur de 7 familles génériques


Dépôt SPOOL/RCR

• Intégration du profil RCR dans le

modèle actuel du dépôt SPOOL

par l’adjonction de nouvelles

classes et dépendances

• Buts visés : supporter le langage

Java et modéliser le détail des

corps des méthodes


Nouvelles classes du dépôt SPOOL/RCR

MRCRAccessStep

accessStep_kindcompositepart

MBehavioralFeature

MRCRAssignStep

assignStep_kindtargetvalue

MRCRStep

step_kind

MRCRCalculateStep

calculateStep_kindoperand

MRCRCallStep

callStep_kindoperationargument

MRCRCompareStep

compareStep_kindoperand

MRCRConvertStep

convertStep_kindvaluetype

MRCRCreateStep

createStep_kindtypesteparraySizeinitValue

MRCRDestroyStep

destroyStep_kindtargetstep

MRCRReflectionStep

reflectionStep_kindentity


Importateur XMI/RCR

• L’importateur XMI/RCR lit les fichiers

XMI de base et XMI/RCR et crée les

objets correspondants dans le dépôt

de données SPOOL/RCR

• Architecture relativement simple :

utilisation du parseur xml4j d’IBM

• Traitement rapide des fichiers


Résultats des expérimentations

• Ajustements au profil RCR

• Tests de génération XMI : systèmes

Apache, ET++, SPOOL et jKitGo

• Importation réussie des fichiers XMI

de base dans SPOOL

• Fichiers XMI plus complets tout en

étant plus compacts


Travaux futurs

• Implantation du dépôt SPOOL/RCR

• Implantation de l’importateur XMI/RCR

• Ajustements aux scripts d’exportation

• Développement de nouveaux outils

d’analyse et de visualisation pour l’atelier

SPOOL

• Application des algorithmes de génération

des fichiers XMI et XMI/RCR à d’autres

processeurs frontaux


Conclusion

• La disponibilité d'arbres syntaxiques abstraits

de qualité constitue la pierre angulaire de

l’analyse statique rigoureuse du code source

• L’intégration du profil RCR fournit une preuve

tangible de l’efficacité des mécanismes

d’extension d’UML

• L’utilisation du format d’échange XMI met en

valeur une solution efficiente pour l’encodage

de modèles complexes


Merci pour votre

présence et votre

attention.

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