Dans le développement et la maintenance de logiciels de grande taille, la programmation globale est l'activité la moins formalisée, la moins assistée alors que c'est l'activité prépondérante, celle qui consomme le plus de temps. Nous décrivons les principaux concepts et mécanismes de Nomade, un noyau d'environnement pour supporter le développement et la maintenance de gros logiciels. Nomade constitue une extension et une généralisation de son prédécesseur Adèle. Il fournit un modèle pour la construction, l'intégration et le contrôle des logiciels en versions multiples et de leurs équipes. Nous présentons essentiellement la base d'objets et les mécanismes de contrôle de la structure du logiciel avec la notion de partition et d'activation d'outils basée sur le concept d'événement action. La base d'objets est conçue autour d'un modèle adapté aux besoins de la programmation globale qui inclut des notions "orientées objet". La base conserve la structure du logiciel : les objets logiciels, leurs versions, leurs documents, leurs attributs, leurs relations et leurs objets dérivés. Le mécanisme d'événements actions s'inspire des mécanismes d'activations (déclencheurs, démons, exceptions) développés dans d'autres domaines. Nous montrons comment Nomade permet de maintenir les contraintes de cohérence complexes rencontrées dans la programmation globale, de définir et d'intégrer les stratégies et les outils spécifiques à un environnement de développement et de maintenance.

Le contrôle de version est la pierre angulaire des processus de développement de logiciels modernes. Tout en construisant des logiciels de plus en plus complexes, les développeurs doivent comprendre des sous-systèmes de code source qui leur sont peu familier. Alors que la compréhension de la logique d'un code étranger est relativement simple, la compréhension de sa conception et de sa genèse est plus compliquée. Elle n'est souvent possible que par les descriptions des révisions et de la documentation du projet qui sont dispersées et peu fiables -- quand elles existent. Ainsi, les développeurs ont besoin d'une base de référence fiable et pertinente pour comprendre l'historique des projets logiciels. Dans cette thèse, nous faisons les premiers pas vers la compréhension des motifs de changement dans les historiques de révision. Nous étudions les changements prenant place dans les métriques logicielles durant l'évolution d'un projet. Au travers de multiples études exploratoires, nous réalisons des expériences quantitatives et qualitatives sur plusieurs jeux de données extraits à partir d'un ensemble de 13 projets. Nous extrayons les changements dans les métriques logicielles de chaque commit et construisons un jeu de donnée annoté manuellement comme vérité de base. Nous avons identifié plusieurs catégories en analysant ces changements. Un motif en particulier nommé "compromis", dans lequel certaines métriques peuvent s'améliorer au détriment d'autres, s'est avéré être un indicateur prometteur de changements liés à la conception -- dans certains cas, il laisse également entrevoir une intention de conception consciente de la part des auteurs des changements. Pour démontrer les observations de nos études exploratoires, nous construisons un modèle général pour identifier l'application d'un ensemble bien connu de principes de conception dans de nouveaux projets. Nos résultats suggèrent que les fluctuations de métriques ont le potentiel d'être des indicateurs pertinents pour gagner des aperçus macroscopiques sur l'évolution de la conception dans l'historique de développement d'un projet. / Version control is the backbone of the modern software development workflow. While building more and more complex systems, developers have to understand unfamiliar subsystems of source code. Understanding the logic of unfamiliar code is relatively straightforward. However, understanding its design and its genesis is often only possible through scattered and unreliable commit messages and project documentation -- when they exist. Thus, developers need a reliable and relevant baseline to understand the history of software projects. In this thesis, we take the first steps towards understanding change patterns in commit histories. We study the changes in software metrics through the evolution of projects. Through multiple exploratory studies, we conduct quantitative and qualitative experiments on several datasets extracted from a pool of 13 projects. We mine the changes in software metrics for each commit of the respective projects and manually build oracles to represent ground truth. We identified several categories by analyzing these changes. One pattern, in particular, dubbed "tradeoffs", where some metrics may improve at the expense of others, proved to be a promising indicator of design-related changes -- in some cases, also hinting at a conscious design intent from the authors of the changes. Demonstrating the findings of our exploratory studies, we build a general model to identify the application of a well-known set of design principles in new projects. Our overall results suggest that metric fluctuations have the potential to be relevant indicators for valuable macroscopic insights about the design evolution in a project's development history.

Les logiciels sont de plus en plus complexes et leur développement est souvent fait par des équipes dispersées et changeantes. Par ailleurs, de nos jours, la majorité des logiciels sont recyclés au lieu d’être développés à partir de zéro. La tâche de compréhension, inhérente aux tâches de maintenance, consiste à analyser plusieurs dimensions du logiciel en parallèle. La dimension temps intervient à deux niveaux dans le logiciel : il change durant son évolution et durant son exécution. Ces changements prennent un sens particulier quand ils sont analysés avec d’autres dimensions du logiciel. L’analyse de données multidimensionnelles est un problème difficile à résoudre. Cependant, certaines méthodes permettent de contourner cette difficulté. Ainsi, les approches semi-automatiques, comme la visualisation du logiciel, permettent à l’usager d’intervenir durant l’analyse pour explorer et guider la recherche d’informations. Dans une première étape de la thèse, nous appliquons des techniques de visualisation pour mieux comprendre la dynamique des logiciels pendant l’évolution et l’exécution. Les changements dans le temps sont représentés par des heat maps. Ainsi, nous utilisons la même représentation graphique pour visualiser les changements pendant l’évolution et ceux pendant l’exécution. Une autre catégorie d’approches, qui permettent de comprendre certains aspects dynamiques du logiciel, concerne l’utilisation d’heuristiques. Dans une seconde étape de la thèse, nous nous intéressons à l’identification des phases pendant l’évolution ou pendant l’exécution en utilisant la même approche. Dans ce contexte, la prémisse est qu’il existe une cohérence inhérente dans les évènements, qui permet d’isoler des sous-ensembles comme des phases. Cette hypothèse de cohérence est ensuite définie spécifiquement pour les évènements de changements de code (évolution) ou de changements d’état (exécution). L’objectif de la thèse est d’étudier l’unification de ces deux dimensions du temps que sont l’évolution et l’exécution. Ceci s’inscrit dans notre volonté de rapprocher les deux domaines de recherche qui s’intéressent à une même catégorie de problèmes, mais selon deux perspectives différentes. / Software systems are getting more and more complex and are developed by teams that are constantly changing and not necessarily working in the same location. Moreover, most software systems, nowadays, are recycled rather than being developed from scratch. A comprehension task is crucial when performing maintenance tasks; it consists of analyzing multiple software dimensions concurrently. Time is one of these dimensions, as software changes its state with time in two manners: during their execution and during their evolution. These changes make sense only when analyzed within the context of other software dimensions, such as structure or bug information. Multidimensional analysis is a difficult problem to solve. However, there are certain methods that bypass this difficulty, such as semi-automatic approaches. Software visualization is one of them, as it allows being part of the analysis by exploring and guiding information search. The first stage of the thesis consists of applying visualization techniques to better understand software dynamicity during execution and evolution. Changes over time are represented by heat maps. Hence, we utilize the same graphical representation to visualize both change types over time. Other approaches that permit the analysis of a program’s dynamic behavior over time involve the use of heuristics. In the thesis’ second stage, we are interested in the identification of the programs’ execution phases and evolution patterns using the same approach, i.e. search-based optimisation. In this context, the premise is the existence of internal cohesion between change events that allow the clustering in phases. This hypothesis of cohesion is defined specifically for change events in the code during software evolution and state changes during program execution. This thesis’ main objective is to study the unification of these two time dimensions, evolution and execution, in an attempt to bring together two research domains that work on the same set of problems, but from two different perspectives.