Higher-order graph rewriting systems - Machado, Rodrigo (2012)
Programas sofrem diversas modificações ao longo das etapas de desenvolvimento, implantação e manutenção. A evolução de um software pode ter várias causas: correção de erros, inclusão de novas funcionalidades ou até mesmo, como é o caso de programas orientados a aspecto, transformações estruturais podem fazer parte da semântica do sistema. Apesar de modificações serem comuns, não é tarefa trivial prever como estas afetam o comportamento dos programas, já que os componentes de software normalmente interagem de forma complexa, o que faz com que mesmo pequenas alterações possam introduzir comportamentos indesejados. Transformação de grafos, também conhecida como reescrita de grafos, é um importante paradigma para modelagem e análise de sistemas. Modelos baseados em transformação de grafos, como gramáticas de grafos, permitem uma modelagem ao mesmo tempo intuitiva e com semântica precisa, permitindo a aplicação de técnicas de análise como verificação de modelos e análise de par crítico no estudo do comportamento de sistemas. A teoria por trás de transformação de grafos vem sendo desenvolvida a várias décadas, e atualmente está descrita de uma forma bastante abstrata. Contudo, ainda não possui uma definição natural de reescritas de alta ordem, que facilitaria a definição de evolução de especificações compostas por regras de reescrita de grafo, tais como gramáticas de grafos. Nesta tese são abordadas a modelagem e a análise de sistemas sob modificações programadas no contexto de gramáticas de grafos. A generalização da abordagem de pushout duplo para reescrita de grafos é utilizada como o princípio geral para descrever, simultaneamente, a semântica do sistema e modificações estruturais. Para tal, introduzimos uma noção de reescrita de segunda ordem para modificar a estrutura de regras de transformação de grafos, e usando isso, definimos modelos equipados simultaneamente de regras de primeira e segunda ordem, chamados gramáticas de grafos de segunda ordem. Através destes modelos podemos representar simultaneamente transformações estruturais e execução do sistema, e relacionar formalmente ambos tipos de reescrita. Também propomos novas técnicas para investigar o efeito da modificação de regras sobre a aplicação destas. Finalmente, como um exemplo de aplicação da teoria, caracterizamos construções de sistemas orientados a aspectos através de gramáticas de grafos de segunda ordem, e discutimos como utilizar as novas técnicas para estudar o efeito da combinação aspectual sobre o sistema inicial.