Improving program comprehension tools for domain specific languages

Abstract

Since the dawn of times, curiosity and necessity to improve the quality of their life, led humans to find means to understand everything surrounding them, aiming at improving it. Whereas the creating abilities of some was growing, the capacity to comprehend of others follow their steps. Disassembling physical objects to comprehend the connections between the pieces in order to understand how they work together is a common human behavior. With the computers arrival, humans felt the necessity of applying the same techniques (disassemble to comprehend) to their programs. Traditionally, these programs are written resorting to general-purpose programming languages. Hence, techniques and artifacts, used to aid on program comprehension, were built to facilitate the work of software programmers on maintaining and improving programs that were developed by others. Generally, these generic languages deal with concepts at a level that the human brain can hardly understand. So understanding programs written in this languages is an hard task, because the distance between the concepts at the program level and the concepts at the problem level is too big. Thus, as in politics, justice, medicine, etc. groups of words are regularly used facilitating the comprehension between people, also in programming, languages that address a specific domain were created. These programming languages raise the abstraction of the program domain, shortening the gap to the concepts of the problem domain. Tools and techniques for program comprehension commonly address the program domain and they took little advantage of the problem domain. In this master’s thesis, the hypothesis that it is easier to comprehend a program when the underlying problem and program domains are known and a bridge between them is established, is assumed. Then, a program comprehension technique for domain specific languages, is conceived, proposed and discussed. The main objective is to take advantage from the large knowledge about the problem domain inherent to the domain specific language, and to improve traditional program comprehension tools that only dealt, until then, with the program domain. This will create connections between both program and problem domains. The final result will show, visually, what happens internally at the program domain level, synchronized with what happens externally, at problem level.

Desde o início dos tempos a curiosidade e a necessidade de melhorar a qualidade de vida impeliram o humano a arranjar meios para compreender o que o rodeia com o objectivo de melhorar. À medida que a habilidade de uns foi aumentando, a capacidade de compreensão de outros seguiu-lhe os passos. Desmontar algo físico de modo a compreender as ligações entre as peças e assim perceber como funcionam num todo, é um acto bastante normal dos humanos. Com o advento dos computadores e os programas para ele codificados, o homem sentiu a necessidade de aplicar as mesmas técnicas (desmontar para compreender) ao código desses programas. Tradicionalmente, a codificação de tais programas é feita usando linguagens genéricas de programação. Desde logo técnicas e artefactos que ajudam na compreensão desses programas (nessas linguagens) foram produzidas para auxiliar o trabalho de engenheiros de software que necessitam de manter ou alterar programas previamente construídos por outros. De um modo geral estas linguagens mais genéricas lidam com conceitos a um nível bastante abaixo daquele que o cérebro humano, facilmente, consegue captar. Previsivelmente, compreender programas neste tipo de linguagens é uma tarefa complexa pois a distância entre os conceitos ao nível do programa e os conceitos ao nível do problema (que o programa aborda) é bastante grande. Deste modo, tal como no dia-a-dia foram surgindo nichos como a política, a justiça, a informática, etc. onde grupos de palavras são usadas com maior regularidade para facilitar a compreensão entre as pessoas, também na programação foram surgindo linguagens que focam em domínios específicos, aumentando a abstracção em relação ao nível do programa, aproximando este do nível dos conceitos subjacentes ao problema. Ferramentas e técnicas de compreensão de programas abordam, geralmente, o domínio do programa, tirando pouco partido do domínio do problema. Na presente tese assume-se a hipótese de que será mais fácil compreender um programa quando os domínios do problema e do programa são conhecidos, e entre eles é estabelecida uma ponte de ligação; e parte-se em busca de uma técnica de compreensão de programas para linguagens de domínio específico, baseada em técnicas já conhecidas para linguagens de carácter geral. O objectivo prende-se com aproveitar o conhecimento sobre o domínio do problema e melhorar as ferramentas de compreensão de programas existentes para as linguagens genéricas, de forma a estabelecer ligações entre domínio do programa e domínio do problema. O resultado será mostrar, visualmente, o que acontece internamente ao nível do programa, sincronizadamente com o que acontece externamente ao nível do problema.