基于认知过程的程序理解支持环境研究与实现

摘要

对于软件系统特别是大型复杂软件系统，由于分析和理解的困难性，其系统维护或系统演化任务异常艰巨，且成本开销巨大。程序理解辅助工具是增强软件分析和程序理解的支撑环境，它能有效地增强程序理解工作，提高软件维护质量。同时，它也能为软件逆向工程提供核心支持。 本研究以程序理解中人的认知理解为理论指导，以系统维护中软件工程师的日常工作模式为研究场景，从程序理解中的认知支持和适应性支持两个核心方面来研究如何构造程序理解辅助工具以增强程序理解，提高维护效率。基于对认知理论和工作模式的深入分析，提出了程序理解辅助工具应该具备的十五点认知需求和适应性需求，并由此提出了一个辅助程序理解的支持框架，而且该框架还能为辅助工具的设计实现与评估提供相关的指导。最后，以该框架为指引，设计和实现了一个程序理解支持环境--PCSE(Program ComprehensionSupporting Environment)，并从认知支持和适应性支持两个角度，共计十一个关键点，以SHriMP和TkSee为比较对象，对该系统进行了验证评估，论证了提出的支持框架和实现的支持系统的优点和特色。