article.tex

   1 \documentclass[a4paper,leqno]{strayman}
   2 \errorcontextlines=50
   3 \let\numberwithin=\notdef
   4 \usepackage{amsmath}
   5 \usepackage{mathabx}
   6 \usepackage{txfonts}
   7 \usepackage{amsfonts}
   8 \usepackage{mdwlist}
   9 %\usepackage{accents}
  10
  11 \usepackage{fancyhdr}
  12 \pagestyle{fancy}
  13 \lhead[\rightmark]{}
  14
  15 \let\stdsection\section
  16 \renewcommand\section{\newpage\stdsection}
  17
  18 \renewcommand{\ge}{\geqslant}
  19 \renewcommand{\le}{\leqslant}
  20 \newcommand{\nge}{\ngeqslant}
  21 \newcommand{\nle}{\nleqslant}
  22
  23 \newcommand{\has}{\sqsupseteq}
  24 \newcommand{\isin}{\sqsubseteq}
  25
  26 \newcommand{\nothaspatch}{\mathrel{\,\not\!\not\relax\haspatch}}
  27 \newcommand{\notpatchisin}{\mathrel{\,\not\!\not\relax\patchisin}}
  28 \newcommand{\haspatch}{\sqSupset}
  29 \newcommand{\patchisin}{\sqSubset}
  30
  31         \newif\ifhidehack\hidehackfalse
  32         \DeclareRobustCommand\hidefromedef[2]{%
  33           \hidehacktrue\ifhidehack#1\else#2\fi\hidehackfalse}
  34         \newcommand{\pa}[1]{\hidefromedef{\varmathbb{#1}}{#1}}
  35
  36 \newcommand{\set}[1]{\mathbb{#1}}
  37 \newcommand{\pay}[1]{\pa{#1}^+}
  38 \newcommand{\pan}[1]{\pa{#1}^-}
  39
  40 \newcommand{\p}{\pa{P}}
  41 \newcommand{\py}{\pay{P}}
  42 \newcommand{\pn}{\pan{P}}
  43
  44 \newcommand{\pq}{\pa{Q}}
  45 \newcommand{\pqy}{\pay{Q}}
  46 \newcommand{\pqn}{\pan{Q}}
  47
  48 \newcommand{\pr}{\pa{R}}
  49 \newcommand{\pry}{\pay{R}}
  50 \newcommand{\prn}{\pan{R}}
  51
  52 %\newcommand{\hasparents}{\underaccent{1}{>}}
  53 %\newcommand{\hasparents}{{%
  54 %  \declareslashed{}{_{_1}}{0}{-0.8}{>}\slashed{>}}}
  55 \newcommand{\hasparents}{>_{\mkern-7.0mu _1}}
  56 \newcommand{\areparents}{<_{\mkern-14.0mu _1\mkern+5.0mu}}
  57
  58 \renewcommand{\implies}{\Rightarrow}
  59 \renewcommand{\equiv}{\Leftrightarrow}
  60 \renewcommand{\nequiv}{\nLeftrightarrow}
  61 \renewcommand{\land}{\wedge}
  62 \renewcommand{\lor}{\vee}
  63
  64 \newcommand{\pancs}{{\mathcal A}}
  65 \newcommand{\pends}{{\mathcal E}}
  66
  67 \newcommand{\pancsof}[2]{\pancs ( #1 , #2 ) }
  68 \newcommand{\pendsof}[2]{\pends ( #1 , #2 ) }
  69
  70 \newcommand{\merge}{{\mathcal M}}
  71 \newcommand{\mergeof}[4]{\merge(#1,#2,#3,#4)}
  72 %\newcommand{\merge}[4]{{#2 {{\frac{ #1 }{ #3 } #4}}}}
  73
  74 \newcommand{\patch}{{\mathcal P}}
  75 \newcommand{\base}{{\mathcal B}}
  76
  77 \newcommand{\patchof}[1]{\patch ( #1 ) }
  78 \newcommand{\baseof}[1]{\base ( #1 ) }
  79
  80 \newcommand{\eqntag}[2]{ #2 \tag*{\mbox{#1}} }
  81 \newcommand{\eqn}[2]{ #2 \tag*{\mbox{\bf #1}} }
  82
  83 %\newcommand{\bigforall}{\mathop{\hbox{\huge$\forall$}}}
  84 \newcommand{\bigforall}{%
  85   \mathop{\mathchoice%
  86     {\hbox{\huge$\forall$}}%
  87     {\hbox{\Large$\forall$}}%
  88     {\hbox{\normalsize$\forall$}}%
  89     {\hbox{\scriptsize$\forall$}}}%
  90 }
  91
  92 \newcommand{\Largeexists}{\mathop{\hbox{\Large$\exists$}}}
  93 \newcommand{\Largenexists}{\mathop{\hbox{\Large$\nexists$}}}
  94
  95 \newcommand{\qed}{\square}
  96 \newcommand{\proofstarts}{{\it Proof:}}
  97 \newcommand{\proof}[1]{\proofstarts #1 $\qed$}
  98
  99 \newcommand{\gathbegin}{\begin{gather} \tag*{}}
 100 \newcommand{\gathnext}{\\ \tag*{}}
 101
 102 \newcommand{\true}{t}
 103 \newcommand{\false}{f}
 104
 105 \begin{document}
 106
 107 \section{Notation}
 108
 109 \begin{basedescript}{
 110 \desclabelwidth{5em}
 111 \desclabelstyle{\nextlinelabel}
 112 }
 113 \item[ $ C \hasparents \set X $ ]
 114 The parents of commit $C$ are exactly the set
 115 $\set X$.
 116
 117 \item[ $ C \ge D $ ]
 118 $C$ is a descendant of $D$ in the git commit
 119 graph.  This is a partial order, namely the transitive closure of
 120 $ D \in \set X $ where $ C \hasparents \set X $.
 121
 122 \item[ $ C \has D $ ]
 123 Informally, the tree at commit $C$ contains the change
 124 made in commit $D$.  Does not take account of deliberate reversions by
 125 the user or reversion, rebasing or rewinding in
 126 non-Topbloke-controlled branches.  For merges and Topbloke-generated
 127 anticommits or re-commits, the ``change made'' is only to be thought
 128 of as any conflict resolution.  This is not a partial order because it
 129 is not transitive.
 130
 131 \item[ $ \p, \py, \pn $ ]
 132 A patch $\p$ consists of two sets of commits $\pn$ and $\py$, which
 133 are respectively the base and tip git branches.  $\p$ may be used
 134 where the context requires a set, in which case the statement
 135 is to be taken as applying to both $\py$ and $\pn$.
 136 All of these sets are disjoint.  Hence:
 137
 138 \item[ $ \patchof{ C } $ ]
 139 Either $\p$ s.t. $ C \in \p $, or $\bot$.
 140 A function from commits to patches' sets $\p$.
 141
 142 \item[ $ \pancsof{C}{\set P} $ ]
 143 $ \{ A \; | \; A \le C \land A \in \set P \} $
 144 i.e. all the ancestors of $C$
 145 which are in $\set P$.
 146
 147 \item[ $ \pendsof{C}{\set P} $ ]
 148 $ \{ E \; | \; E \in \pancsof{C}{\set P}
 149   \land \mathop{\not\exists}_{A \in \pancsof{C}{\set P}}
 150   E \neq A \land E \le A \} $
 151 i.e. all $\le$-maximal commits in $\pancsof{C}{\set P}$.
 152
 153 \item[ $ \baseof{C} $ ]
 154 $ \pendsof{C}{\pn} = \{ \baseof{C} \} $ where $ C \in \py $.
 155 A partial function from commits to commits.
 156 See Unique Base, below.
 157
 158 \item[ $ C \haspatch \p $ ]
 159 $\displaystyle \bigforall_{D \in \py} D \isin C \equiv D \le C $.
 160 ~ Informally, $C$ has all the reachable contents of $\p$.
 161
 162 \item[ $ C \nothaspatch \p $ ]
 163 $\displaystyle \bigforall_{D \in \py} D \not\isin C $.
 164 ~ Informally, $C$ has none of the contents of $\p$.
 165
 166 Commits on Non-Topbloke branches are $\nothaspatch \p$ for all $\p$.  This
 167 includes commits on plain git branches made by applying a Topbloke
 168 patch.  If a Topbloke
 169 patch is applied to a non-Topbloke branch and then bubbles back to
 170 the relevant Topbloke branches, we hope that
 171 if the user still cares about the Topbloke patch,
 172 git's merge algorithm will DTRT when trying to re-apply the changes.
 173
 174 \item[ $\displaystyle \mergeof{C}{L}{M}{R} $ ]
 175 The contents of a git merge result:
 176
 177 $\displaystyle D \isin C \equiv
 178   \begin{cases}
 179     (D \isin L \land D \isin R) \lor D = C : & \true \\
 180     (D \not\isin L \land D \not\isin R) \land D \neq C : & \false \\
 181     \text{otherwise} : & D \not\isin M
 182   \end{cases}
 183 $
 184
 185 \end{basedescript}
 186
 187 \section{Invariants}
 188
 189 We maintain these each time we construct a new commit. \\
 190 \[ \eqn{No Replay:}{
 191   C \has D \implies C \ge D
 192 }\]
 193 \[\eqn{Unique Base:}{
 194  \bigforall_{C \in \py} \pendsof{C}{\pn} = \{ B \}
 195 }\]
 196 \[\eqn{Tip Contents:}{
 197   \bigforall_{C \in \py} D \isin C \equiv
 198     { D \isin \baseof{C} \lor \atop
 199       (D \in \py \land D \le C) }
 200 }\]
 201 \[\eqn{Base Acyclic:}{
 202   \bigforall_{B \in \pn} D \isin B \implies D \notin \py
 203 }\]
 204 \[\eqn{Coherence:}{
 205   \bigforall_{C,\p} C \haspatch \p \lor C \nothaspatch \p
 206 }\]
 207 \[\eqn{Foreign Inclusion:}{
 208   \bigforall_{D \text{ s.t. } \patchof{D} = \bot} D \isin C \equiv D \leq C
 209 }\]
 210 \[\eqn{Foreign Contents:}{
 211   \bigforall_{C \text{ s.t. } \patchof{C} = \bot}
 212     D \le C \implies \patchof{D} = \bot
 213 }\]
 214
 215 \section{Some lemmas}
 216
 217 \subsection{Alternative (overlapping) formulations of $\mergeof{C}{L}{M}{R}$}
 218 $$
 219  D \isin C \equiv
 220   \begin{cases}
 221     D \isin L  \equiv D \isin R  : & D = C \lor D \isin L     \\
 222     D \isin L \nequiv D \isin R  : & D = C \lor D \not\isin M \\
 223     D \isin L  \equiv D \isin M  : & D = C \lor D \isin R     \\
 224     D \isin L \nequiv D \isin M  : & D = C \lor D \isin L     \\
 225     \text{as above with L and R exchanged}
 226   \end{cases}
 227 $$
 228 \proof{ ~ Truth table (ordered by original definition): \\
 229   \begin{tabular}{cccc|c|cc}
 230      $D = C$ &
 231           $\isin L$ &
 232                $\isin M$ &
 233                     $\isin R$ & $\isin C$ &
 234                                       $L$ vs. $R$ & $L$ vs. $M$
 235   \\\hline
 236      y &  ? &  ? &  ?      &      y   & ?         & ?            \\
 237      n &  y &  y &  y      &      y   & $\equiv$  & $\equiv$     \\
 238      n &  y &  n &  y      &      y   & $\equiv$  & $\nequiv$    \\
 239      n &  n &  y &  n      &      n   & $\equiv$  & $\nequiv$    \\
 240      n &  n &  n &  n      &      n   & $\equiv$  & $\equiv$     \\
 241      n &  y &  y &  n      &      n   & $\nequiv$ & $\equiv$     \\
 242      n &  n &  y &  y      &      n   & $\nequiv$ & $\nequiv$    \\
 243      n &  y &  n &  n      &      y   & $\nequiv$ & $\nequiv$    \\
 244      n &  n &  n &  y      &      y   & $\nequiv$ & $\equiv$     \\
 245   \end{tabular} \\
 246   And original definition is symmetrical in $L$ and $R$.
 247 }
 248
 249 \subsection{Exclusive Tip Contents}
 250 Given Base Acyclic for $C$,
 251 $$
 252   \bigforall_{C \in \py}
 253     \neg \Bigl[ D \isin \baseof{C} \land ( D \in \py \land D \le C )
 254       \Bigr]
 255 $$
 256 Ie, the two limbs of the RHS of Tip Contents are mutually exclusive.
 257
 258 \proof{
 259 Let $B = \baseof{C}$ in $D \isin \baseof{C}$.  Now $B \in \pn$.
 260 So by Base Acyclic $D \isin B \implies D \notin \py$.
 261 }
 262 \[ \eqntag{{\it Corollary - equivalent to Tip Contents}}{
 263   \bigforall_{C \in \py} D \isin C \equiv
 264   \begin{cases}
 265     D \in \py : & D \le C \\
 266     D \not\in \py : & D \isin \baseof{C}
 267   \end{cases}
 268 }\]
 269
 270 \subsection{Tip Self Inpatch}
 271 Given Exclusive Tip Contents and Base Acyclic for $C$,
 272 $$
 273   \bigforall_{C \in \py} C \haspatch \p
 274 $$
 275 Ie, tip commits contain their own patch.
 276
 277 \proof{
 278 Apply Exclusive Tip Contents to some $D \in \py$:
 279 $ \bigforall_{C \in \py}\bigforall_{D \in \py}
 280   D \isin C \equiv D \le C $
 281 }
 282
 283 \subsection{Exact Ancestors}
 284 $$
 285   \bigforall_{ C \hasparents \set{R} }
 286   \left[
 287   D \le C \equiv
 288     ( \mathop{\hbox{\huge{$\vee$}}}_{R \in \set R} D \le R )
 289     \lor D = C
 290   \right]
 291 $$
 292 \proof{ ~ Trivial.}
 293
 294 \subsection{Transitive Ancestors}
 295 $$
 296   \left[ \bigforall_{ E \in \pendsof{C}{\set P} } E \le M \right] \equiv
 297   \left[ \bigforall_{ A \in \pancsof{C}{\set P} } A \le M \right]
 298 $$
 299
 300 \proof{
 301 The implication from right to left is trivial because
 302 $ \pends() \subset \pancs() $.
 303 For the implication from left to right:
 304 by the definition of $\mathcal E$,
 305 for every such $A$, either $A \in \pends()$ which implies
 306 $A \le M$ by the LHS directly,
 307 or $\exists_{A' \in \pancs()} \; A' \neq A \land A \le A' $
 308 in which case we repeat for $A'$.  Since there are finitely many
 309 commits, this terminates with $A'' \in \pends()$, ie $A'' \le M$
 310 by the LHS.  And $A \le A''$.
 311 }
 312
 313 \subsection{Calculation of Ends}
 314 $$
 315   \bigforall_{C \hasparents \set A}
 316     \pendsof{C}{\set P} =
 317       \begin{cases}
 318        C \in \p : & \{ C \}
 319       \\
 320        C \not\in \p : & \displaystyle
 321        \left\{ E \Big|
 322            \Bigl[ \Largeexists_{A \in \set A}
 323                        E \in \pendsof{A}{\set P} \Bigr] \land
 324            \Bigl[ \Largenexists_{B \in \set A, F \in \pendsof{B}{\p}}
 325                        E \neq F \land E \le F \Bigr]
 326        \right\}
 327       \end{cases}
 328 $$
 329 \proof{
 330 Trivial for $C \in \set P$.  For $C \not\in \set P$,
 331 $\pancsof{C}{\set P} = \bigcup_{A \in \set A} \pancsof{A}{\set P}$.
 332 So $\pendsof{C}{\set P} \subset \bigcup_{E in \set E} \pendsof{E}{\set P}$.
 333 Consider some $E \in \pendsof{A}{\set P}$.  If $\exists_{B,F}$ as
 334 specified, then either $F$ is going to be in our result and
 335 disqualifies $E$, or there is some other $F'$ (or, eventually,
 336 an $F''$) which disqualifies $F$.
 337 Otherwise, $E$ meets all the conditions for $\pends$.
 338 }
 339
 340 \subsection{Ingredients Prevent Replay}
 341 $$
 342   \left[
 343     {C \hasparents \set A} \land
 344    \\
 345     \bigforall_{D}
 346     \left(
 347        D \isin C \implies
 348        D = C \lor
 349        \Largeexists_{A \in \set A} D \isin A
 350     \right)
 351   \right] \implies \left[ \bigforall_{D}
 352     D \isin C \implies D \le C
 353   \right]
 354 $$
 355 \proof{
 356   Trivial for $D = C$.  Consider some $D \neq C$, $D \isin C$.
 357   By the preconditions, there is some $A$ s.t. $D \in \set A$
 358   and $D \isin A$.  By No Replay for $A$, $D \le A$.  And
 359   $A \le C$ so $D \le C$.
 360 }
 361
 362 \subsection{Simple Foreign Inclusion}
 363 $$
 364   \left[
 365     C \hasparents \{ L \}
 366    \land
 367     \bigforall_{D} D \isin C \equiv D \isin L \lor D = C
 368   \right]
 369  \implies
 370   \left[
 371    \bigforall_{D \text{ s.t. } \patchof{D} = \bot}
 372      D \isin C \equiv D \le C
 373   \right]
 374 $$
 375 \proof{
 376 Consider some $D$ s.t. $\patchof{D} = \bot$.
 377 If $D = C$, trivially true.  For $D \neq C$,
 378 by Foreign Inclusion of $D$ in $L$, $D \isin L \equiv D \le L$.
 379 And by Exact Ancestors $D \le L \equiv D \le C$.
 380 So $D \isin C \equiv D \le C$.
 381 }
 382
 383 \subsection{Totally Foreign Contents}
 384 $$
 385    \left[
 386     C \hasparents \set A \land
 387     \patchof{C} = \bot \land
 388       \bigforall_{A \in \set A} \patchof{A} = \bot
 389    \right]
 390   \implies
 391    \left[
 392   \bigforall_{D}
 393     D \le C
 394    \implies
 395     \patchof{D} = \bot
 396    \right]
 397 $$
 398 \proof{
 399 Consider some $D \le C$.  If $D = C$, $\patchof{D} = \bot$ trivially.
 400 If $D \neq C$ then $D \le A$ where $A \in \set A$.  By Foreign
 401 Contents of $A$, $\patchof{D} = \bot$.
 402 }
 403
 404 \section{Commit annotation}
 405
 406 We annotate each Topbloke commit $C$ with:
 407 \gathbegin
 408  \patchof{C}
 409 \gathnext
 410  \baseof{C}, \text{ if } C \in \py
 411 \gathnext
 412  \bigforall_{\pq}
 413    \text{ either } C \haspatch \pq \text{ or } C \nothaspatch \pq
 414 \gathnext
 415  \bigforall_{\pqy \not\ni C} \pendsof{C}{\pqy}
 416 \end{gather}
 417
 418 $\patchof{C}$, for each kind of Topbloke-generated commit, is stated
 419 in the summary in the section for that kind of commit.
 420
 421 Whether $\baseof{C}$ is required, and if so what the value is, is
 422 stated in the proof of Unique Base for each kind of commit.
 423
 424 $C \haspatch \pq$ or $\nothaspatch \pq$ is represented as the
 425 set $\{ \pq | C \haspatch \pq \}$.  Whether $C \haspatch \pq$
 426 is in stated
 427 (in terms of $I \haspatch \pq$ or $I \nothaspatch \pq$
 428 for the ingredients $I$)
 429 in the proof of Coherence for each kind of commit.
 430
 431 $\pendsof{C}{\pq^+}$ is computed, for all Topbloke-generated commits,
 432 using the lemma Calculation of Ends, above.
 433 We do not annotate $\pendsof{C}{\py}$ for $C \in \py$.  Doing so would
 434 make it wrong to make plain commits with git because the recorded $\pends$
 435 would have to be updated.  The annotation is not needed in that case
 436 because $\forall_{\py \ni C} \; \pendsof{C}{\py} = \{C\}$.
 437
 438 \section{Simple commit}
 439
 440 A simple single-parent forward commit $C$ as made by git-commit.
 441 \begin{gather}
 442 \tag*{} C \hasparents \{ L \} \\
 443 \tag*{} \patchof{C} = \patchof{L} \\
 444 \tag*{} D \isin C \equiv D \isin L \lor D = C
 445 \end{gather}
 446 This also covers Topbloke-generated commits on plain git branches:
 447 Topbloke strips the metadata when exporting.
 448
 449 \subsection{No Replay}
 450
 451 Ingredients Prevent Replay applies.  $\qed$
 452
 453 \subsection{Unique Base}
 454 If $L, C \in \py$ then by Calculation of Ends,
 455 $\pendsof{C}{\pn} = \pendsof{L}{\pn}$ so
 456 $\baseof{C} = \baseof{L}$. $\qed$
 457
 458 \subsection{Tip Contents}
 459 We need to consider only $L, C \in \py$.  From Tip Contents for $L$:
 460 \[ D \isin L \equiv D \isin \baseof{L} \lor ( D \in \py \land D \le L ) \]
 461 Substitute into the contents of $C$:
 462 \[ D \isin C \equiv D \isin \baseof{L} \lor ( D \in \py \land D \le L )
 463     \lor D = C \]
 464 Since $D = C \implies D \in \py$,
 465 and substituting in $\baseof{C}$, from Unique Base above, this gives:
 466 \[ D \isin C \equiv D \isin \baseof{C} \lor
 467     (D \in \py \land D \le L) \lor
 468     (D = C \land D \in \py) \]
 469 \[ \equiv D \isin \baseof{C} \lor
 470    [ D \in \py \land ( D \le L \lor D = C ) ] \]
 471 So by Exact Ancestors:
 472 \[ D \isin C \equiv D \isin \baseof{C} \lor ( D \in \py \land D \le C
 473 ) \]
 474 $\qed$
 475
 476 \subsection{Base Acyclic}
 477
 478 Need to consider only $L, C \in \pn$.
 479
 480 For $D = C$: $D \in \pn$ so $D \not\in \py$. OK.
 481
 482 For $D \neq C$: $D \isin C \equiv D \isin L$, so by Base Acyclic for
 483 $L$, $D \isin C \implies D \not\in \py$.
 484
 485 $\qed$
 486
 487 \subsection{Coherence and patch inclusion}
 488
 489 Need to consider $D \in \py$
 490
 491 \subsubsection{For $L \haspatch P, D = C$:}
 492
 493 Ancestors of $C$:
 494 $ D \le C $.
 495
 496 Contents of $C$:
 497 $ D \isin C \equiv \ldots \lor \true \text{ so } D \haspatch C $.
 498
 499 \subsubsection{For $L \haspatch P, D \neq C$:}
 500 Ancestors: $ D \le C \equiv D \le L $.
 501
 502 Contents: $ D \isin C \equiv D \isin L \lor f $
 503 so $ D \isin C \equiv D \isin L $.
 504
 505 So:
 506 \[ L \haspatch P \implies C \haspatch P \]
 507
 508 \subsubsection{For $L \nothaspatch P$:}
 509
 510 Firstly, $C \not\in \py$ since if it were, $L \in \py$.
 511 Thus $D \neq C$.
 512
 513 Now by contents of $L$, $D \notin L$, so $D \notin C$.
 514
 515 So:
 516 \[ L \nothaspatch P \implies C \nothaspatch P \]
 517 $\qed$
 518
 519 \subsection{Foreign Inclusion:}
 520
 521 Simple Foreign Inclusion applies.  $\qed$
 522
 523 \subsection{Foreign Contents:}
 524
 525 Only relevant if $\patchof{C} = \bot$, and in that case Totally
 526 Foreign Contents applies. $\qed$
 527
 528 \section{Create Base}
 529
 530 Given a starting point $L$ and a proposed patch $\pq$,
 531 create a Topbloke base branch initial commit $B$.
 532 \gathbegin
 533  B \hasparents \{ L \}
 534 \gathnext
 535  \patchof{B} = \pqn
 536 \gathnext
 537  D \isin B \equiv D \isin L \lor D = B
 538 \end{gather}
 539
 540 \subsection{Conditions}
 541
 542 \[ \eqn{ Create Acyclic }{
 543  \pendsof{L}{\pqy} = \{ \}
 544 }\]
 545
 546 \subsection{No Replay}
 547
 548 Ingredients Prevent Replay applies.  $\qed$
 549
 550 \subsection{Unique Base}
 551
 552 Not applicable.
 553
 554 \subsection{Tip Contents}
 555
 556 Not applicable.
 557
 558 \subsection{Base Acyclic}
 559
 560 Consider some $D \isin B$.  If $D = B$, $D \in \pqn$.
 561 If $D \neq B$, $D \isin L$, so by No Replay $D \le L$
 562 and by Create Acyclic
 563 $D \not\in \pqy$.  $\qed$
 564
 565 \subsection{Coherence and Patch Inclusion}
 566
 567 Consider some $D \in \py$.
 568 $B \not\in \py$ so $D \neq B$.  So $D \isin B \equiv D \isin L$
 569 and $D \le B \equiv D \le L$.
 570
 571 Thus $L \haspatch \p \implies B \haspatch P$
 572 and $L \nothaspatch \p \implies B \nothaspatch P$.
 573
 574 $\qed$.
 575
 576 \subsection{Foreign Inclusion}
 577
 578 Simple Foreign Inclusion applies. $\qed$
 579
 580 \subsection{Foreign Contents}
 581
 582 Not applicable.
 583
 584 \section{Create Tip}
 585
 586 Given a Topbloke base $B$ for a patch $\pq$,
 587 create a tip branch initial commit B.
 588 \gathbegin
 589  C \hasparents \{ B \}
 590 \gathnext
 591  \patchof{B} = \pqy
 592 \gathnext
 593  D \isin C \equiv D \isin B \lor D = C
 594 \end{gather}
 595
 596 \subsection{Conditions}
 597
 598 \[ \eqn{ Ingredients }{
 599  \patchof{B} = \pqn
 600 }\]
 601 \[ \eqn{ No Sneak }{
 602  \pendsof{B}{\pqy} = \{ \}
 603 }\]
 604
 605 \subsection{No Replay}
 606
 607 Ingredients Prevent Replay applies.  $\qed$
 608
 609 \subsection{Unique Base}
 610
 611 Trivially, $\pendsof{C}{\pqn} = \{B\}$ so $\baseof{C} = B$.  $\qed$
 612
 613 \subsection{Tip Contents}
 614
 615 Consider some arbitrary commit $D$.  If $D = C$, trivially satisfied.
 616
 617 If $D \neq C$, $D \isin C \equiv D \isin B$,
 618 which by Unique Base, above, $ \equiv D \isin \baseof{B}$.
 619 By Base Acyclic of $B$, $D \isin B \implies D \not\in \pqy$.
 620
 621
 622 $\qed$
 623
 624 \subsection{Base Acyclic}
 625
 626 Not applicable.
 627
 628 \subsection{Coherence and Patch Inclusion}
 629
 630 $$
 631 \begin{cases}
 632   \p = \pq    \lor B \haspatch \p : & C \haspatch \p \\
 633   \p \neq \pq \land B \nothaspatch \p : & C \nothaspatch \p
 634 \end{cases}
 635 $$
 636
 637 \proofstarts
 638 ~ Consider some $D \in \py$.
 639
 640 \subsubsection{For $\p = \pq$:}
 641
 642 By Base Acyclic, $D \not\isin B$.  So $D \isin C \equiv D = C$.
 643 By No Sneak, $D \not\le B$ so $D \le C \equiv D = C$.  Thus $C \haspatch \pq$.
 644
 645 \subsubsection{For $\p \neq \pq$:}
 646
 647 $D \neq C$.  So $D \isin C \equiv D \isin B$,
 648 and $D \le C \equiv D \le B$.
 649
 650 $\qed$
 651
 652 \subsection{Foreign Inclusion}
 653
 654 Simple Foreign Inclusion applies.  $\qed$
 655
 656 \subsection{Foreign Contents}
 657
 658 Not applicable.
 659
 660 \section{Anticommit}
 661
 662 Given $L$ which contains $\pr$ as represented by $R^+, R^-$.
 663 Construct $C$ which has $\pr$ removed.
 664 Used for removing a branch dependency.
 665 \gathbegin
 666  C \hasparents \{ L \}
 667 \gathnext
 668  \patchof{C} = \patchof{L}
 669 \gathnext
 670  \mergeof{C}{L}{R^+}{R^-}
 671 \end{gather}
 672
 673 \subsection{Conditions}
 674
 675 \[ \eqn{ Ingredients }{
 676 R^+ \in \pry \land R^- = \baseof{R^+}
 677 }\]
 678 \[ \eqn{ Into Base }{
 679  L \in \pqn
 680 }\]
 681 \[ \eqn{ Unique Tip }{
 682  \pendsof{L}{\pry} = \{ R^+ \}
 683 }\]
 684 \[ \eqn{ Currently Included }{
 685  L \haspatch \pry
 686 }\]
 687
 688 \subsection{Ordering of Ingredients:}
 689
 690 By Unique Tip, $R^+ \le L$.  By definition of $\base$, $R^- \le R^+$
 691 so $R^- \le L$.  So $R^+ \le C$ and $R^- \le C$.
 692 $\qed$
 693
 694 (Note that $R^+ \not\le R^-$, i.e. the merge base
 695 is a descendant, not an ancestor, of the 2nd parent.)
 696
 697 \subsection{No Replay}
 698
 699 By $\merge$,
 700 $D \isin C \implies D \isin L \lor D \isin R^- \lor D = C$.
 701 So, by Ordering of Ingredients,
 702 Ingredients Prevent Replay applies.  $\qed$
 703
 704 \subsection{Desired Contents}
 705
 706 \[ D \isin C \equiv [ D \notin \pry \land D \isin L ] \lor D = C \]
 707 \proofstarts
 708
 709 \subsubsection{For $D = C$:}
 710
 711 Trivially $D \isin C$.  OK.
 712
 713 \subsubsection{For $D \neq C, D \not\le L$:}
 714
 715 By No Replay for $L$, $D \not\isin L$.
 716 Also, by Ordering of Ingredients, $D \not\le R^-$ hence
 717 $D \not\isin R^-$.  Thus $D \not\isin C$.  OK.
 718
 719 \subsubsection{For $D \neq C, D \le L, D \in \pry$:}
 720
 721 By Currently Included, $D \isin L$.
 722
 723 By Tip Self Inpatch for $R^+$, $D \isin R^+ \equiv D \le R^+$, but by
 724 by Unique Tip, $D \le R^+ \equiv D \le L$.
 725 So $D \isin R^+$.
 726
 727 By Base Acyclic for $R^-$, $D \not\isin R^-$.
 728
 729 Apply $\merge$: $D \not\isin C$.  OK.
 730
 731 \subsubsection{For $D \neq C, D \le L, D \notin \pry$:}
 732
 733 By Tip Contents for $R^+$, $D \isin R^+ \equiv D \isin R^-$.
 734
 735 Apply $\merge$: $D \isin C \equiv D \isin L$.  OK.
 736
 737 $\qed$
 738
 739 \subsection{Unique Base}
 740
 741 Into Base means that $C \in \pqn$, so Unique Base is not
 742 applicable. $\qed$
 743
 744 \subsection{Tip Contents}
 745
 746 Again, not applicable. $\qed$
 747
 748 \subsection{Base Acyclic}
 749
 750 By Into Base and Base Acyclic for $L$, $D \isin L \implies D \not\in \pqy$.
 751 And by Into Base $C \not\in \pqy$.
 752 Now from Desired Contents, above, $D \isin C
 753 \implies D \isin L \lor D = C$, which thus
 754 $\implies D \not\in \pqy$.  $\qed$.
 755
 756 \subsection{Coherence and Patch Inclusion}
 757
 758 Need to consider some $D \in \py$.  By Into Base, $D \neq C$.
 759
 760 \subsubsection{For $\p = \pr$:}
 761 By Desired Contents, above, $D \not\isin C$.
 762 So $C \nothaspatch \pr$.
 763
 764 \subsubsection{For $\p \neq \pr$:}
 765 By Desired Contents, $D \isin C \equiv D \isin L$
 766 (since $D \in \py$ so $D \not\in \pry$).
 767
 768 If $L \nothaspatch \p$, $D \not\isin L$ so $D \not\isin C$.
 769 So $L \nothaspatch \p \implies C \nothaspatch \p$.
 770
 771 Whereas if $L \haspatch \p$, $D \isin L \equiv D \le L$.
 772 so $L \haspatch \p \implies C \haspatch \p$.
 773
 774 $\qed$
 775
 776 \subsection{Foreign Inclusion}
 777
 778 Consider some $D$ s.t. $\patchof{D} = \bot$.  $D \neq C$.
 779 So by Desired Contents $D \isin C \equiv D \isin L$.
 780 By Foreign Inclusion of $D$ in $L$, $D \isin L \equiv D \le L$.
 781
 782 And $D \le C \equiv D \le L$.
 783 Thus $D \isin C \equiv D \le C$.
 784
 785 $\qed$
 786
 787 \subsection{Foreign Contents}
 788
 789 Not applicable.
 790
 791 \section{Merge}
 792
 793 Merge commits $L$ and $R$ using merge base $M$:
 794 \gathbegin
 795  C \hasparents \{ L, R \}
 796 \gathnext
 797  \patchof{C} = \patchof{L}
 798 \gathnext
 799  \mergeof{C}{L}{M}{R}
 800 \end{gather}
 801 We will occasionally use $X,Y$ s.t. $\{X,Y\} = \{L,R\}$.
 802
 803 This can also be used for dependency re-insertion, by setting
 804 $L \in \pn$, $R \in \pry$, $M = \baseof{R}$.
 805
 806 \subsection{Conditions}
 807 \[ \eqn{ Ingredients }{
 808  M \le L, M \le R
 809 }\]
 810 \[ \eqn{ Tip Merge }{
 811  L \in \py \implies
 812    \begin{cases}
 813       R \in \py : & \baseof{R} \ge \baseof{L}
 814               \land [\baseof{L} = M \lor \baseof{L} = \baseof{M}] \\
 815       R \in \pn : & M = \baseof{L} \\
 816       \text{otherwise} : & \false
 817    \end{cases}
 818 }\]
 819 \[ \eqn{ Merge Acyclic }{
 820     L \in \pn
 821    \implies
 822     R \nothaspatch \p
 823 }\]
 824 \[ \eqn{ Removal Merge Ends }{
 825     X \not\haspatch \p \land
 826     M \haspatch \p \land
 827     Y \haspatch \p
 828   \implies
 829     \pendsof{Y}{\py} = \pendsof{M}{\py}
 830 }\]
 831 \[ \eqn{ Addition Merge Ends }{
 832     X \not\haspatch \p \land
 833     M \nothaspatch \p \land
 834     Y \haspatch \p
 835    \implies \left[
 836     \bigforall_{E \in \pendsof{X}{\py}} E \le Y
 837    \right]
 838 }\]
 839 \[ \eqn{ Foreign Merges }{
 840     \patchof{L} = \bot \equiv \patchof{R} = \bot
 841 }\]
 842
 843 \subsection{Non-Topbloke merges}
 844
 845 We require both $\patchof{L} = \bot$ and $\patchof{R} = \bot$
 846 (Foreign Merges, above).
 847 I.e. not only is it forbidden to merge into a Topbloke-controlled
 848 branch without Topbloke's assistance, it is also forbidden to
 849 merge any Topbloke-controlled branch into any plain git branch.
 850
 851 Given those conditions, Tip Merge and Merge Acyclic do not apply.
 852 And $Y \not\in \py$ so $\neg [ Y \haspatch \p ]$ so neither
 853 Merge Ends condition applies.
 854
 855 So a plain git merge of non-Topbloke branches meets the conditions and
 856 is therefore consistent with our model.
 857
 858 \subsection{No Replay}
 859
 860 By definition of $\merge$,
 861 $D \isin C \implies D \isin L \lor D \isin R \lor D = C$.
 862 So, by Ingredients,
 863 Ingredients Prevent Replay applies.  $\qed$
 864
 865 \subsection{Unique Base}
 866
 867 Need to consider only $C \in \py$, ie $L \in \py$,
 868 and calculate $\pendsof{C}{\pn}$.  So we will consider some
 869 putative ancestor $A \in \pn$ and see whether $A \le C$.
 870
 871 By Exact Ancestors for C, $A \le C \equiv A \le L \lor A \le R \lor A = C$.
 872 But $C \in py$ and $A \in \pn$ so $A \neq C$.
 873 Thus $A \le C \equiv A \le L \lor A \le R$.
 874
 875 By Unique Base of L and Transitive Ancestors,
 876 $A \le L \equiv A \le \baseof{L}$.
 877
 878 \subsubsection{For $R \in \py$:}
 879
 880 By Unique Base of $R$ and Transitive Ancestors,
 881 $A \le R \equiv A \le \baseof{R}$.
 882
 883 But by Tip Merge condition on $\baseof{R}$,
 884 $A \le \baseof{L} \implies A \le \baseof{R}$, so
 885 $A \le \baseof{R} \lor A \le \baseof{L} \equiv A \le \baseof{R}$.
 886 Thus $A \le C \equiv A \le \baseof{R}$.
 887 That is, $\baseof{C} = \baseof{R}$.
 888
 889 \subsubsection{For $R \in \pn$:}
 890
 891 By Tip Merge condition on $R$ and since $M \le R$,
 892 $A \le \baseof{L} \implies A \le R$, so
 893 $A \le R \lor A \le \baseof{L} \equiv A \le R$.
 894 Thus $A \le C \equiv A \le R$.
 895 That is, $\baseof{C} = R$.
 896
 897 $\qed$
 898
 899 \subsection{Coherence and Patch Inclusion}
 900
 901 Need to determine $C \haspatch \p$ based on $L,M,R \haspatch \p$.
 902 This involves considering $D \in \py$.
 903
 904 \subsubsection{For $L \nothaspatch \p, R \nothaspatch \p$:}
 905 $D \not\isin L \land D \not\isin R$.  $C \not\in \py$ (otherwise $L
 906 \in \py$ ie $L \haspatch \p$ by Tip Self Inpatch for $L$).  So $D \neq C$.
 907 Applying $\merge$ gives $D \not\isin C$ i.e. $C \nothaspatch \p$.
 908
 909 \subsubsection{For $L \haspatch \p, R \haspatch \p$:}
 910 $D \isin L \equiv D \le L$ and $D \isin R \equiv D \le R$.
 911 (Likewise $D \isin X \equiv D \le X$ and $D \isin Y \equiv D \le Y$.)
 912
 913 Consider $D = C$: $D \isin C$, $D \le C$, OK for $C \haspatch \p$.
 914
 915 For $D \neq C$: $D \le C \equiv D \le L \lor D \le R
 916  \equiv D \isin L \lor D \isin R$.
 917 (Likewise $D \le C \equiv D \le X \lor D \le Y$.)
 918
 919 Consider $D \neq C, D \isin X \land D \isin Y$:
 920 By $\merge$, $D \isin C$.  Also $D \le X$
 921 so $D \le C$.  OK for $C \haspatch \p$.
 922
 923 Consider $D \neq C, D \not\isin X \land D \not\isin Y$:
 924 By $\merge$, $D \not\isin C$.
 925 And $D \not\le X \land D \not\le Y$ so $D \not\le C$.
 926 OK for $C \haspatch \p$.
 927
 928 Remaining case, wlog, is $D \not\isin X \land D \isin Y$.
 929 $D \not\le X$ so $D \not\le M$ so $D \not\isin M$.
 930 Thus by $\merge$, $D \isin C$.  And $D \le Y$ so $D \le C$.
 931 OK for $C \haspatch \p$.
 932
 933 So indeed $L \haspatch \p \land R \haspatch \p \implies C \haspatch \p$.
 934
 935 \subsubsection{For (wlog) $X \not\haspatch \p, Y \haspatch \p$:}
 936
 937 $M \haspatch \p \implies C \nothaspatch \p$.
 938 $M \nothaspatch \p \implies C \haspatch \p$.
 939
 940 \proofstarts
 941
 942 One of the Merge Ends conditions applies.
 943 Recall that we are considering $D \in \py$.
 944 $D \isin Y \equiv D \le Y$.  $D \not\isin X$.
 945 We will show for each of
 946 various cases that $D \isin C \equiv M \nothaspatch \p \land D \le C$
 947 (which suffices by definition of $\haspatch$ and $\nothaspatch$).
 948
 949 Consider $D = C$:  Thus $C \in \py, L \in \py$, and by Tip
 950 Self Inpatch for $L$, $L \haspatch \p$, so $L=Y, R=X$.  By Tip Merge,
 951 $M=\baseof{L}$.  So by Base Acyclic $D \not\isin M$, i.e.
 952 $M \nothaspatch \p$.  And indeed $D \isin C$ and $D \le C$.  OK.
 953
 954 Consider $D \neq C, M \nothaspatch P, D \isin Y$:
 955 $D \le Y$ so $D \le C$.
 956 $D \not\isin M$ so by $\merge$, $D \isin C$.  OK.
 957
 958 Consider $D \neq C, M \nothaspatch P, D \not\isin Y$:
 959 $D \not\le Y$.  If $D \le X$ then
 960 $D \in \pancsof{X}{\py}$, so by Addition Merge Ends and
 961 Transitive Ancestors $D \le Y$ --- a contradiction, so $D \not\le X$.
 962 Thus $D \not\le C$.  By $\merge$, $D \not\isin C$.  OK.
 963
 964 Consider $D \neq C, M \haspatch P, D \isin Y$:
 965 $D \le Y$ so $D \in \pancsof{Y}{\py}$ so by Removal Merge Ends
 966 and Transitive Ancestors $D \in \pancsof{M}{\py}$ so $D \le M$.
 967 Thus $D \isin M$.  By $\merge$, $D \not\isin C$.  OK.
 968
 969 Consider $D \neq C, M \haspatch P, D \not\isin Y$:
 970 By $\merge$, $D \not\isin C$.  OK.
 971
 972 $\qed$
 973
 974 \subsection{Base Acyclic}
 975
 976 This applies when $C \in \pn$.
 977 $C \in \pn$ when $L \in \pn$ so by Merge Acyclic, $R \nothaspatch \p$.
 978
 979 Consider some $D \in \py$.
 980
 981 By Base Acyclic of $L$, $D \not\isin L$.  By the above, $D \not\isin
 982 R$.  And $D \neq C$.  So $D \not\isin C$.
 983
 984 $\qed$
 985
 986 \subsection{Tip Contents}
 987
 988 We need worry only about $C \in \py$.
 989 And $\patchof{C} = \patchof{L}$
 990 so $L \in \py$ so $L \haspatch \p$.  We will use the Unique Base
 991 of $C$, and its Coherence and Patch Inclusion, as just proved.
 992
 993 Firstly we show $C \haspatch \p$: If $R \in \py$, then $R \haspatch
 994 \p$ and by Coherence/Inclusion $C \haspatch \p$ .  If $R \not\in \py$
 995 then by Tip Merge $M = \baseof{L}$ so by Base Acyclic and definition
 996 of $\nothaspatch$, $M \nothaspatch \p$.  So by Coherence/Inclusion $C
 997 \haspatch \p$ (whether $R \haspatch \p$ or $\nothaspatch$).
 998
 999 We will consider an arbitrary commit $D$
1000 and prove the Exclusive Tip Contents form.
1001
1002 \subsubsection{For $D \in \py$:}
1003 $C \haspatch \p$ so by definition of $\haspatch$, $D \isin C \equiv D
1004 \le C$.  OK.
1005
1006 \subsubsection{For $D \not\in \py, R \not\in \py$:}
1007
1008 $D \neq C$.  By Tip Contents of $L$,
1009 $D \isin L \equiv D \isin \baseof{L}$, and by Tip Merge condition,
1010 $D \isin L \equiv D \isin M$.  So by definition of $\merge$, $D \isin
1011 C \equiv D \isin R$.  And $R = \baseof{C}$ by Unique Base of $C$.
1012 Thus $D \isin C \equiv D \isin \baseof{C}$.  OK.
1013
1014 \subsubsection{For $D \not\in \py, R \in \py$:}
1015
1016 $D \neq C$.
1017
1018 By Tip Contents
1019 $D \isin L \equiv D \isin \baseof{L}$ and
1020 $D \isin R \equiv D \isin \baseof{R}$.
1021
1022 If $\baseof{L} = M$, trivially $D \isin M \equiv D \isin \baseof{L}.$
1023 Whereas if $\baseof{L} = \baseof{M}$, by definition of $\base$,
1024 $\patchof{M} = \patchof{L} = \py$, so by Tip Contents of $M$,
1025 $D \isin M \equiv D \isin \baseof{M} \equiv D \isin \baseof{L}$.
1026
1027 So $D \isin M \equiv D \isin L$ and by $\merge$,
1028 $D \isin C \equiv D \isin R$.  But from Unique Base,
1029 $\baseof{C} = R$ so $D \isin C \equiv D \isin \baseof{C}$.  OK.
1030
1031 $\qed$
1032
1033 \subsection{Foreign Inclusion}
1034
1035 Consider some $D$ s.t. $\patchof{D} = \bot$.
1036 By Foreign Inclusion of $L, M, R$:
1037 $D \isin L \equiv D \le L$;
1038 $D \isin M \equiv D \le M$;
1039 $D \isin R \equiv D \le R$.
1040
1041 \subsubsection{For $D = C$:}
1042
1043 $D \isin C$ and $D \le C$.  OK.
1044
1045 \subsubsection{For $D \neq C, D \isin M$:}
1046
1047 Thus $D \le M$ so $D \le L$ and $D \le R$ so $D \isin L$ and $D \isin
1048 R$.  So by $\merge$, $D \isin C$.  And $D \le C$.  OK.
1049
1050 \subsubsection{For $D \neq C, D \not\isin M, D \isin X$:}
1051
1052 By $\merge$, $D \isin C$.
1053 And $D \isin X$ means $D \le X$ so $D \le C$.
1054 OK.
1055
1056 \subsubsection{For $D \neq C, D \not\isin M, D \not\isin L, D \not\isin R$:}
1057
1058 By $\merge$, $D \not\isin C$.
1059 And $D \not\le L, D \not\le R$ so $D \not\le C$.
1060 OK
1061
1062 $\qed$
1063
1064 \subsection{Foreign Contents}
1065
1066 Only relevant if $\patchof{L} = \bot$, in which case
1067 $\patchof{C} = \bot$ and by Foreign Merges $\patchof{R} = \bot$,
1068 so Totally Foreign Contents applies.  $\qed$
1069
1070 \end{document}