Static analysis of pattern eliminating transformations

La transformation de programmes est une pratique très courante dans le domaine des sciences informatiques. De la compilation à la génération de tests en passant par de nombreuses approches d'analyse de codes et de vérification formelle des programmes, c'est un procédé qui est à la fois omniprésent et crucial au bon fonctionnement des programmes et systèmes informatiques. Cette thèse propose une étude formelle des procédures de transformation de programmes dans le but d'exprimer et de garantir des propriétés syntaxiques sur le comportement et les résultats d'une telle transformation. Dans le contexte de la vérification formelle des programmes, il est en effet souvent nécessaire de pouvoir caractériser la forme des termes obtenus par réduction suivant une telle transformation. En s'inspirant du modèle de passes de compilation, qui décrivent un séquençage de la compilation d'un programme en étapes de transformation minimales n'affectant qu'un petit nombre des constructions du langage, on introduit, dans cette thèse, un formalisme basé sur les notions de filtrage par motif et de réécriture permettant de décrire certaines propriétés couramment induites par ce type de transformations. Le formalisme proposé se repose sur un système d'annotations des symboles de fonction décrivant une spécification du comportement attendu des fonctions associées. On présente alors une méthode d'analyse statique permettant de vérifier que les transformations étudiées, exprimées par un système de réécriture, satisfont en effet ces spécifications.Program transformation is an extremely common practice in computer science. From compilation to tests generation, through many approaches of code analysis and formal verification of programs, it is a process that is both ubiquitous and critical to properly functionning programs and information systems. This thesis proposes to study the program transformations mechanisms in order to express and verify syntactical guarantees on the behaviour of these transformations and on their results.Giving a characterisation of the shape of terms returned by such a transformation is, indeed, a common approach to the formal verification of programs. In order to express some properties often used by this type of approaches, we propose in this thesis a formalism inspired by the model of compilation passes, that are used to describe the general compilation of a program as a sequence of minimal transformations, and based on the notions of pattern matching and term rewriting.This formalism relies on an annotation mechanism of function symbols in order to express a set of specfications describing the behaviours of the associated functions. We then propose a static analysis method in order to check that a transformation, expressed as a term rewrite system, actually verifiesits specifications