La complexité croissante des systèmes logiciels modernes a motivé la nécessité d'élever le niveau d'abstraction dans leur conception et mis en œuvre. L'usage des langages dédiés a émergé pour répondre à cette nécessité. Un langage dédié permet de spécifier un système logiciel à travers des concepts relatifs au domaine d'application. Cette approche a plusieurs avantages tels que la diminution des détails techniques auxquels les développeurs doivent faire face, la séparation des préoccupations et la participation des experts du domaine dans le processus de développement. Malgré les avantages fournis par l'usage des langages dédiés, cette approche présente des inconvénients qui remettent en question sa pertinence dans des projets réels de développement logiciel. L'un de ces inconvénients est le coût de la construction des langages dédiés. La définition et l'outillage de ces langages est une tâche complexe qui prend du temps et qui requiert des compétences techniques spécialisées. Le processus de développement des langages dédiés devient encore plus complexe lorsque nous prenons en compte le fait que ces langages peuvent avoir plusieurs dialectes. Dans ce contexte, un dialecte est une variante d'un langage qui introduit des différences au niveau de la syntaxe et/ou de la sémantique. Afin de réduire le coût du processus de développement des langages dédiés, les concepteurs des langages doivent réutiliser autant de définitions que possible pendant la construction des variantes. Le but est d'exploiter les définitions et l'outillage définis précédemment pour dunaire au maximum, la mis en ouvre des zéro dans la construction de langages. Afin de répondre à la question de recherche précédemment énoncée, la communauté de recherche autour de l'ingénierie des langages a proposé l'usage des lignes de produits. En conséquence, la notion de lignes de langages a récemment émergé. Une ligne de langages est une ligne de produis où les produits sont des langages. Le principal but dans les lignes de langages est la définition indépendante de morceaux de langage. Ces morceaux peuvent être combinées de manières différentes pour configurer des langages adaptés aux situations spécifiques. D'une manière similaire aux lignes de produits, les lignes de langages peuvent être construites à partir de deux approches différentes: top-down et bottom-up . Dans l'approche top-down, les lignes de langages sont conçues et mis en œuvre au travers d'un processus d'analyse du domaine où les connaissances du domaine sont utilisées pour définir un ensemble de modules de langage qui réalisent les caractéristiques de la ligne de langages. En outre, les connaissances du domaine sont aussi utilisées pour représenter la variabilité de la ligne de langages à travers des modèles bien structurés qui, en plus, servent à configurer des langages particuliers. Dans l'approche bottom-up, les lignes des langages sont construites à partir d'un ensemble de variantes des langages existant au travers de techniques d'ingénierie inverse. À partir des approches précédemment énoncées, nous proposons deux contributions : (1) Des facilités pour supporter l'approche top-down. Nous proposons une approche de modularisation des langages qui permet la décomposition des langages dédiés comme modules de langages interdépendants. En plus, nous introduisons une stratégie de modélisation pour représenter la variabilité dans une ligne de langages. (2) Techniques d'ingénierie inverse pour supporter l'approche bottom-up. Comme deuxième contribution, nous proposons une technique d'ingénierie inverse pour construire, de manière automatique, une ligne de langages à partir d'un ensemble de variantes de langages existantes. Nos contributions sont validées à travers des cas d'étude industriels. / The use of domain-specific languages (DSLs) has become a successful technique in the development of complex systems because it furnishes benefits such as abstraction, separation of concerns, and improvement of productivity. Nowadays, we can find a large variety of DSLs providing support in various domains. However, the construction of these languages is an expensive task. Language designers are intended to invest an important amount of time and effort in the definition of formal specifications and tooling for the DSLs that tackle the requirements of their companies. The construction of DSLs becomes even more challenging in multi-domain companies that provide several products. In this context, DSLs should be often adapted to diverse application scenarios, so language development projects address the construction of several variants of the same DSL. At this point, language designers face the challenge of building all the required variants by reusing, as much as possible, the commonalities existing among them. The objective is to leverage previous engineering efforts to minimize implementation from scratch. As an alternative to deal with such a challenge, recent research in software language engineering has proposed the use of product line engineering techniques to facilitate the construction of DSL variants. This led the notion of language product lines i.e., software product lines where the products are languages. Similarly to software product lines, language product lines can be built through two different approaches: top-down and bottom-up. In the top-down approach, a language product line is designed and implemented through a domain analysis process. In the bottom-up approach, the language product line is built up from a set of existing DSL variants through reverse-engineering techniques. In this thesis, we provide support for the construction of language product lines according to the two approaches mentioned before. On one hand, we propose facilities in terms of language modularization and variability management to support the top-down approach. Those facilities are accompanied with methodological insights intended to guide the domain analysis process. On the other hand, we introduce a reverse-engineering technique to support the bottom-up approach. This technique includes a mechanism to automatically recover a language modular design for the language product line as we as a strategy to synthesize a variability model that can be later used to configure concrete DSL variants. The ideas presented in this thesis are implemented in a well-engineered language workbench. This implementation facilitates the validation of our contributions in three case studies. The first case study is dedicated to validate our languages modularization approach that, as we will explain later in this document, is the backbone of any approach supporting language product lines. The second and third case studies are intended to validate our contributions on top-down and bottom-up language product lines respectively.

Le nombre et la complexité toujours croissants des préoccupations prises en compte dans les systèmes logiciels complexes (e.g., sécurité, IHM, scalabilité, préoccupations du domaine d'application) poussent les concepteurs de tels systèmes à séparer ces préoccupations afin de les traiter de manière indépendante. L'ingénierie dirigée par les modèles (IDM) prône la séparation des préoccupations au sein de langages de modélisation dédiés. Les langages de modélisation dédiés permettent de capitaliser le savoir et le savoir-faire associés à une préoccupation au travers des constructions du langage et des outils associés. Cependant la définition et l'outillage d'un langage dédié demande un effort de développement important pour un public par définition réduit. Nous proposons dans cette thèse une relation liant les modèles et une interface de modèle permettant de faciliter la mise en place de facilités de typage pour la définition et l'outillage d'un langage dédié. Cette interface expose les éléments de modèle et les transformations de modèles associés à un langage de modélisation dédié. Nous représentons une telle interface par un type de modèles supportant des relations de sous-typage et d'héritage. Dans ce but nous définissons : une relation de typage entre les modèles et les langages de modélisation dédiés permettant de considérer les modèles comme des entités de première classe ; des relations de sous-typage entre langages de modélisation dédiés permettant la réutilisation de la syntaxe abstraite et des transformations de modèles.

De nos jours, le nombre de langages de modélisation ne cesse d'augmenter en raison de différentes exigences et contextes (par exemple les langages spécifiques au domaine). Pour être utilisés, ces langages ont besoin d'outils pour réaliser différentes fonctionnalités comme l'édition, la transformation, la validation et l'exécution de modèles conformes à ces langages. La construction de ces outils est un enjeu et un objectif important aussi bien dans la communauté du génie logiciel que celle des Systèmes d'Information. C'est une tâche non-triviale qui fait appel à des approches différentes parmi lesquelles l'utilisation des environnements méta-CASE et des langages de méta-programmation. Par rapport à une approche ad-hoc, les méta-CASE définissent un support outillé et une démarche basée sur la méta-modélisation. Ils apportent des améliorations significatives à la problématique de construction d'outils. Néanmoins, des limitations majeures persistent, notamment pour les langages de modélisation des processus, à cause de la complexité de l'expression de la sémantique opérationnelle d'un modèle de processus et la capture de la logique d'exécution de celui-ci. La construction de ces outils selon une approche ad-hoc engendre un coût élevé, des risques d'erreurs et des problèmes de maintenabilité et de portabilité. En outre, un outil d'exécution de modèle doit satisfaire un critère d'interactivité avec son environnement d'exécution. Cet aspect n'est pas suffisamment pris en compte dans les travaux de recherche actuels sur la spécification des langages de modélisation. Pour répondre à cette problématique, nous proposons dans cette thèse une démarche dirigée par les modèles qui permet de dériver l'architecture d'un moteur d'exécution à partir de la spécification conceptuelle d'un langage de modélisation de processus. Cette spécification repose sur une méta-modélisation élargie qui intègre l'expression de la sémantique d'exécution d'un méta-modèle de processus. Elle est composée, d'une part, d'une structure à deux niveaux d'abstraction qui permet de représenter de manière générique les modèles à exécuter et les instances générées lors de leur exécution. D'autre part, cette spécification est complétée par une représentation déclarative et graphique du comportement du méta-modèle de processus. Pour cette représentation, nous avons choisi un formalisme orienté événement qui reflète la vision systémique et les différentes interactions du modèle de processus avec son environnement. Finalement, afin d'exploiter la sémantique d'exécution, nous proposons des règles de transformation permettant de dériver l'architecture technique d'un outil d'exécution sous une forme standard pour pouvoir l'implémenter dans un environnement de génération de code existant, le code généré correspondra à l'outil d'exécution souhaité. La démarche proposée a été appliquée dans le cas d'un modèle de processus intentionnel appelé Map. Cette application a permis d'explorer la faisabilité de la proposition et d'évaluer la qualité de la spécification de l'outil d'exécution obtenue par rapport aux exigences fixées. La pertinence de notre proposition est qu'elle permet de guider l'ingénieur dans le processus de spécification et de construction d'un outil d'exécution tout en minimisant l'effort de programmation. De plus, en appliquant les étapes de la démarche proposée, nous sommes en mesure de fournir un outil d'exécution d'une certaine qualité ; à savoir un outil interagissant avec son environnement, facilement maintenable et à moindre coût.

Le nombre et la complexité toujours croissants des préoccupations prises en compte dans les systèmes logiciels complexes (e.g., sécurité, IHM, scalabilité, préoccupations du domaine d'application) poussent les concepteurs de tels systèmes à séparer ces préoccupations afin de les traiter de manière indépendante. L'ingénierie dirigée par les modèles (IDM) prône la séparation des préoccupations au sein de langages de modélisation dédiés. Les langages de modélisation dédiés permettent de capitaliser le savoir et le savoir-faire associés à une préoccupation au travers des constructions du langage et des outils associés. Cependant la définition et l'outillage d'un langage dédié demande un effort de développement important pour un public par définition réduit. Nous proposons dans cette thèse une relation liant les modèles et une interface de modèle permettant de faciliter la mise en place de facilités de typage pour la définition et l'outillage d'un langage dédié. Cette interface expose les éléments de modèle et les transformations de modèles associés à un langage de modélisation dédié. Nous représentons une telle interface par un type de modèles supportant des relations de sous-typage et d'héritage. Dans ce but nous définissons : une relation de typage entre les modèles et les langages de modélisation dédiés permettant de considérer les modèles comme des entités de première classe ; des relations de sous-typage entre langages de modélisation dédiés permettant la réutilisation de la syntaxe abstraite et des transformations de modèles. / The ever growing number and complexity of concerns in software intensive systems (e.g., safety, HMI, scalability, business domain concerns, etc.) leads designers of such systems to separate these concerns to deal with them independently. Model-Driven Engineering (MDE) advocates the separation of concerns in Domain-Specific Modeling Languages (DSMLs). DSMLs are used to capitalize the knowledge and know-how associated with a concern through the language constructs and its associated tools. However, both definition and tooling of a DSML require a significant development effort for a limited audience. In this thesis, we propose a relationship between models and model interfaces in order to ease the design of typing facilities for the definition and tooling of a DSML. This interface exposes the model elements and model transformations associated with a DSML. We represent such an interface by a model type supporting subtyping and inheritance relationships. For this purpose we define : a typing relationship between models and DSMLs allowing to consider models as first-class entities; subtyping relationships between DSMLs enabling the reuse of abstract syntax and model transformations.

Development and evolution of Domain-Specific Languages (DSLs) is becoming recurrent in the development of complex software-intensive systems. However, despite many advances in Software Language Engineering (SLE), DSLs and their tooling still suffer from substantial development costs which hamper their successful adoption in the industry. We identify two main challenges to be addressed. First, the proliferation of independently developed and constantly evolving DSLs raises the problem of interoperability between similar languages and environments. Second, since DSLs and their environments suffer from high development costs, tools and methods must be provided to assist language designers and mitigate development costs. To address these challenges, we first propose the notion of language interface. Using language interfaces, one can vary or evolve the implementation of a DSL while retaining the compatibility with the services and environments defined on its interface. Then, we present a mechanism, named model polymorphism, for manipulating models through different language interfaces. Finally, we propose a meta-language that enables language designers to reuse legacy DSLs, compose them, extend them, and customize them to meet new requirements. We implement all our contributions in a new language workbench named Melange that supports the modular definition of DSLs and the interoperability of their tooling. We evaluate the ability of Melange to solve challenging SLE scenarios. / Development and evolution of Domain-Specific Languages (DSLs) is becoming recurrent in the development of complex software-intensive systems. However, despite many advances in Software Language Engineering (SLE), DSLs and their tooling still suffer from substantial development costs which hamper their successful adoption in the industry. We identify two main challenges to be addressed. First, the proliferation of independently developed and constantly evolving DSLs raises the problem of interoperability between similar languages and environments. Second, since DSLs and their environments suffer from high development costs, tools and methods must be provided to assist language designers and mitigate development costs. To address these challenges, we first propose the notion of language interface. Using language interfaces, one can vary or evolve the implementation of a DSL while retaining the compatibility with the services and environments defined on its interface. Then, we present a mechanism, named model polymorphism, for manipulating models through different language interfaces. Finally, we propose a meta-language that enables language designers to reuse legacy DSLs, compose them, extend them, and customize them to meet new requirements. We implement all our contributions in a new language workbench named Melange that supports the modular definition of DSLs and the interoperability of their tooling. We evaluate the ability of Melange to solve challenging SLE scenarios.