Localisation de fonctionnalités par analyse statique dans du code avionique configuré dynamiquement

La localisation de l'emplacement où diverses fonctionnalités d'un logiciel sont implémentées au sein du code source peut être utile à la compréhension de programme et pour diverses activités de réingénierie. Dans l'industrie avionique, la réingénierie est un sujet d'actualité puisque plusieurs systèmes logiciels doivent être modernisés. Or, cette réingénierie doit conserver la richesse algorithmique des logiciels existants. Les travaux présentés dans ce mémoire visent donc à appuyer les efforts de réingénierie en avionique via l'utilisation d'une méthodologie de localisation de fonctionnalités à partir de l'analyse statique du code source. Le principal objectif est de définir une telle méthodologie applicable à des logiciels configurés dynamiquement, type de logiciel qu'on retrouve entre autres dans l'industrie avionique. La méthodologie développée se base sur l'extraction d'un graphe de flux de contrôle représentant le code source et l'utilisation de model checking pour vérifier diverses propriétés reliées aux fonctionnalités du logiciel. Chacune des étapes de la méthodologie est automatisée, ce qui lui confère un avantage très intéressant par rapport aux autres techniques de localisation de fonctionnalités existantes. Un second objectif des recherches présentées est d'appliquer cette méthodologie sur un système de gestion de vol provenant de l'industrie avionique. Par la suite, les résultats obtenus sont interprétés afin de déterminer la distribution des différentes fonctionnalités au sein du code source de ce logiciel. Cette distribution est présentée en termes de quantité de fichiers, de blocs de code et de lignes de code reliés à chaque fonctionnalité. La technique développée permet d'identifier le code relié à un ensemble de fonctionnalités du logiciel, ce qui serait utilisable dans une optique d'identification de produits logiciels. Les résultats obtenus peuvent donc être utilisés dans le cadre d'une réingénierie du logiciel et peuvent faciliter l'extraction d'un modèle de ligne de produits logiciels. La méthodologie présentée ici est, à notre connaissance, la première technique automatisée de localisation de fonctionnalités basées sur l'analyse statique. Les résultats obtenus suite à l'analyse du système de gestion de vol montrent que la localisation de fonctionnalités par analyse statique du code source est possible sous certaines conditions. Diverses améliorations, telles que le traitement des pointeurs de fonctions et l'analyse de la propagation des variables, pourraient éventuellement être appliquées à la méthodologie afin d'améliorer sa précision dans certains contextes.

Abstract

Locating where software features are implemented in source code can be useful to program comprehension and software reengineering. In the avionics industry, reengineering is a hot topic since many software systems need to be modernized. However, this reengineering effort must preserve existing algorithms to allow their reuse. This thesis aims to support avionics software reengineering by using a feature location methodology based on static analysis of the source code. The main objective is to define such methodology applicable in dynamically configured software, a type of software sometimes found in the avionics industry. The methodology is based on the extraction of a control flow graph representing the source code and the use of model checking to verify properties related to each feature found in the software program. Each step of the methodology is automated, which provides an interesting advantage compared to other existing feature location approaches. A second objective of the researches presented in this thesis is to apply the developed methodology on a flight management system from the avionics industry. Results are then interpreted to obtain the system features' distribution over the source code. This distribution is presented by number of files, code blocks and lines of code related to each software feature. The developed methodology allows a user to obtain the source code related to a set of software features, which is information that could be used to identify software products. Thus, results can be used in the context of software reengineering and can facilitate the extraction of a software product line model. To the best our knowledge, the methodology presented here is the first automated feature location approach based solely on static analysis. Results from the analysis of the flight management system show that locating features using static analysis of the source code is possible under certain conditions. Some improvements, such as considering function pointers and the propagation of variables, could eventually be applied to our methodology to improve its precision in some contexts.