chiark / gitweb /
simple commit unique base clarification
[topbloke-formulae.git] / article.tex
index 3512d9c5418954713d1ea10b36c82c829ce29308..e6447d92380b854b40c0c1bf9d61825564f79a4d 100644 (file)
@@ -1,4 +1,5 @@
 \documentclass[a4paper,leqno]{strayman}
+\errorcontextlines=50
 \let\numberwithin=\notdef
 \usepackage{amsmath}
 \usepackage{mathabx}
@@ -9,6 +10,8 @@
 
 \renewcommand{\ge}{\geqslant}
 \renewcommand{\le}{\leqslant}
+\newcommand{\nge}{\ngeqslant}
+\newcommand{\nle}{\nleqslant}
 
 \newcommand{\has}{\sqsupseteq}
 \newcommand{\isin}{\sqsubseteq}
 \newcommand{\haspatch}{\sqSupset}
 \newcommand{\patchisin}{\sqSubset}
 
-\newcommand{\set}[1]{\mathbb #1}
-\newcommand{\pa}[1]{\varmathbb #1}
+        \newif\ifhidehack\hidehackfalse
+        \DeclareRobustCommand\hidefromedef[2]{%
+          \hidehacktrue\ifhidehack#1\else#2\fi\hidehackfalse}
+        \newcommand{\pa}[1]{\hidefromedef{\varmathbb{#1}}{#1}}
+
+\newcommand{\set}[1]{\mathbb{#1}}
 \newcommand{\pay}[1]{\pa{#1}^+}
 \newcommand{\pan}[1]{\pa{#1}^-}
 
 \newcommand{\py}{\pay{P}}
 \newcommand{\pn}{\pan{P}}
 
+\newcommand{\pr}{\pa{R}}
+\newcommand{\pry}{\pay{R}}
+\newcommand{\prn}{\pan{R}}
+
 %\newcommand{\hasparents}{\underaccent{1}{>}}
 %\newcommand{\hasparents}{{%
 %  \declareslashed{}{_{_1}}{0}{-0.8}{>}\slashed{>}}}
 
 \renewcommand{\implies}{\Rightarrow}
 \renewcommand{\equiv}{\Leftrightarrow}
+\renewcommand{\nequiv}{\nLeftrightarrow}
 \renewcommand{\land}{\wedge}
 \renewcommand{\lor}{\vee}
 
-\newcommand{\pancs}[2]{{\mathcal A} ( #1 , #2 ) }
-\newcommand{\pends}[2]{{\mathcal E} ( #1 , #2 ) }
+\newcommand{\pancs}{{\mathcal A}}
+\newcommand{\pends}{{\mathcal E}}
+
+\newcommand{\pancsof}[2]{\pancs ( #1 , #2 ) }
+\newcommand{\pendsof}[2]{\pends ( #1 , #2 ) }
+
+\newcommand{\merge}{{\mathcal M}}
+\newcommand{\mergeof}[4]{\merge(#1,#2,#3,#4)}
+%\newcommand{\merge}[4]{{#2 {{\frac{ #1 }{ #3 } #4}}}}
+
+\newcommand{\patch}{{\mathcal P}}
+\newcommand{\base}{{\mathcal B}}
 
-\newcommand{\patchof}[1]{{\mathcal P} ( #1 ) }
-\newcommand{\baseof}[1]{{\mathcal B} ( #1 ) }
+\newcommand{\patchof}[1]{\patch ( #1 ) }
+\newcommand{\baseof}[1]{\base ( #1 ) }
 
-\newcommand{\eqn}[2]{ #2 \tag*{\mbox{#1}} }
+\newcommand{\eqntag}[2]{ #2 \tag*{\mbox{#1}} }
+\newcommand{\eqn}[2]{ #2 \tag*{\mbox{\bf #1}} }
 
 %\newcommand{\bigforall}{\mathop{\hbox{\huge$\forall$}}}
 \newcommand{\bigforall}{%
     {\hbox{\scriptsize$\forall$}}}%
 }
 
+\newcommand{\Largeexists}{\mathop{\hbox{\Large$\exists$}}}
+\newcommand{\Largenexists}{\mathop{\hbox{\Large$\nexists$}}}
+
+\newcommand{\qed}{\square}
+\newcommand{\proofstarts}{{\it Proof:}}
+\newcommand{\proof}[1]{\proofstarts #1 $\qed$}
+
+\newcommand{\gathbegin}{\begin{gather} \tag*{}}
+\newcommand{\gathnext}{\\ \tag*{}}
+
+\newcommand{\true}{t}
+\newcommand{\false}{f}
+
 \begin{document}
 
 \section{Notation}
@@ -75,76 +111,703 @@ $ D \in \set X $ where $ C \hasparents \set X $.
 \item[ $ C \has D $ ]
 Informally, the tree at commit $C$ contains the change
 made in commit $D$.  Does not take account of deliberate reversions by
-the user or in non-Topbloke-controlled branches; these are considered
-normal, forward, commits.  For merges and Topbloke-generated
-anticommits, the ``change made'' is only to be thought of as any
-conflict resolution.  This is not a partial order because it is not
-transitive.
+the user or reversion, rebasing or rewinding in
+non-Topbloke-controlled branches.  For merges and Topbloke-generated
+anticommits or re-commits, the ``change made'' is only to be thought
+of as any conflict resolution.  This is not a partial order because it
+is not transitive.
 
 \item[ $ \p, \py, \pn $ ]
 A patch $\p$ consists of two sets of commits $\pn$ and $\py$, which
 are respectively the base and tip git branches.  $\p$ may be used
 where the context requires a set, in which case the statement
 is to be taken as applying to both $\py$ and $\pn$.
-All these sets are distinct.  Hence:
+None of these sets overlap.  Hence:
 
 \item[ $ \patchof{ C } $ ]
 Either $\p$ s.t. $ C \in \p $, or $\bot$.  
-A function from commits to sets $\p$.
+A function from commits to patches' sets $\p$.
 
-\item[ $ \pancs{C}{\set P} $ ]
+\item[ $ \pancsof{C}{\set P} $ ]
 $ \{ A \; | \; A \le C \land A \in \set P \} $ 
 i.e. all the ancestors of $C$
 which are in $\set P$.
 
-\item[ $ \pends{C}{\set P} $ ]
-$ \{ E \; | \; E \in \pancs{C}{\set P}
-  \land \mathop{\not\exists}_{A \in \pancs{C}{\set P}}
-  A \neq E \land E \le A \} $ 
-i.e. all $\le$-maximal commits in $\pancs{C}{\set P}$.
+\item[ $ \pendsof{C}{\set P} $ ]
+$ \{ E \; | \; E \in \pancsof{C}{\set P}
+  \land \mathop{\not\exists}_{A \in \pancsof{C}{\set P}}
+  E \neq A \land E \le A \} $ 
+i.e. all $\le$-maximal commits in $\pancsof{C}{\set P}$.
 
 \item[ $ \baseof{C} $ ]
-$ \pends{C}{\pn} = \{ \baseof{C} \} $ where $ C \in \py $.
+$ \pendsof{C}{\pn} = \{ \baseof{C} \} $ where $ C \in \py $.
 A partial function from commits to commits.
-See ``unique base'', below.
+See Unique Base, below.
 
 \item[ $ C \haspatch \p $ ]
-$ \bigforall_{D \in \py} D \isin C \equiv D \le C $.
-Informally, $C$ has the contents of $\p$.
+$\displaystyle \bigforall_{D \in \py} D \isin C \equiv D \le C $.
+Informally, $C$ has the contents of $\p$.
 
-\item[ $\displaystyle C \nothaspatch \p $ ]
+\item[ $ C \nothaspatch \p $ ]
 $\displaystyle \bigforall_{D \in \py} D \not\isin C $.
-~ Informally, $C$ has none of the contents of $\p$.
+~ Informally, $C$ has none of the contents of $\p$.  
+
+Non-Topbloke commits are $\nothaspatch \p$ for all $\p$.  This
+includes commits on plain git branches made by applying a Topbloke
+patch.  If a Topbloke
+patch is applied to a non-Topbloke branch and then bubbles back to
+the relevant Topbloke branches, we hope that 
+if the user still cares about the Topbloke patch,
+git's merge algorithm will DTRT when trying to re-apply the changes.
+
+\item[ $\displaystyle \mergeof{C}{L}{M}{R} $ ]
+The contents of a git merge result:
+
+$\displaystyle D \isin C \equiv
+  \begin{cases}
+    (D \isin L \land D \isin R) \lor D = C : & \true \\
+    (D \not\isin L \land D \not\isin R) \land D \neq C : & \false \\
+    \text{otherwise} : & D \not\isin M
+  \end{cases}
+$ 
 
 \end{basedescript}
-
+\newpage
 \section{Invariants}
 
-\[ \eqn{No replay:}{
+We maintain these each time we construct a new commit. \\
+\[ \eqn{No Replay:}{
   C \has D \implies C \ge D
 }\]
-\[\eqn{Unique base:}{
- \bigforall_{C \in \py} \pends{C}{\pn} = \{ B \}
+\[\eqn{Unique Base:}{
+ \bigforall_{C \in \py} \pendsof{C}{\pn} = \{ B \}
 }\]
-\[\eqn{Tip contents:}{
+\[\eqn{Tip Contents:}{
   \bigforall_{C \in \py} D \isin C \equiv
     { D \isin \baseof{C} \lor \atop
       (D \in \py \land D \le C) }
 }\]
-\[\eqn{Base non-circ:}{
+\[\eqn{Base Acyclic:}{
   \bigforall_{B \in \pn} D \isin B \implies D \notin \py
 }\]
+\[\eqn{Coherence:}{
+  \bigforall_{C,\p} C \haspatch \p \lor C \nothaspatch \p
+}\]
+\[\eqn{Foreign Inclusion:}{
+  \bigforall_{D \text{ s.t. } \patchof{D} = \bot} D \isin C \equiv D \leq C
+}\]
+
+\section{Some lemmas}
+
+\[ \eqn{Alternative (overlapping) formulations defining
+  $\mergeof{C}{L}{M}{R}$:}{
+ D \isin C \equiv
+  \begin{cases}
+    D \isin L  \equiv D \isin R  : & D = C \lor D \isin L     \\
+    D \isin L \nequiv D \isin R  : & D = C \lor D \not\isin M \\
+    D \isin L  \equiv D \isin M  : & D = C \lor D \isin R     \\
+    D \isin L \nequiv D \isin M  : & D = C \lor D \isin L     \\
+    \text{as above with L and R exchanged}
+  \end{cases}
+}\]
+\proof{
+  Truth table xxx
+
+  Original definition is symmetrical in $L$ and $R$.
+}
+
+\[ \eqn{Exclusive Tip Contents:}{
+  \bigforall_{C \in \py} 
+    \neg \Bigl[ D \isin \baseof{C} \land ( D \in \py \land D \le C )
+      \Bigr]
+}\]
+Ie, the two limbs of the RHS of Tip Contents are mutually exclusive.
+
+\proof{
+Let $B = \baseof{C}$ in $D \isin \baseof{C}$.  Now $B \in \pn$.
+So by Base Acyclic $D \isin B \implies D \notin \py$.
+}
+\[ \eqntag{{\it Corollary - equivalent to Tip Contents}}{
+  \bigforall_{C \in \py} D \isin C \equiv
+  \begin{cases}
+    D \in \py : & D \le C \\
+    D \not\in \py : & D \isin \baseof{C}
+  \end{cases}
+}\]
+
+\[ \eqn{Tip Self Inpatch:}{
+  \bigforall_{C \in \py} C \haspatch \p
+}\]
+Ie, tip commits contain their own patch.
+
+\proof{
+Apply Exclusive Tip Contents to some $D \in \py$:
+$ \bigforall_{C \in \py}\bigforall_{D \in \py}
+  D \isin C \equiv D \le C $
+}
+
+\[ \eqn{Exact Ancestors:}{
+  \bigforall_{ C \hasparents \set{R} }
+  D \le C \equiv
+    ( \mathop{\hbox{\huge{$\vee$}}}_{R \in \set R} D \le R )
+    \lor D = C
+}\]
+xxx proof tbd
+
+\[ \eqn{Transitive Ancestors:}{
+  \left[ \bigforall_{ E \in \pendsof{C}{\set P} } E \le M \right] \equiv
+  \left[ \bigforall_{ A \in \pancsof{C}{\set P} } A \le M \right]
+}\]
+
+\proof{
+The implication from right to left is trivial because
+$ \pends() \subset \pancs() $.
+For the implication from left to right: 
+by the definition of $\mathcal E$,
+for every such $A$, either $A \in \pends()$ which implies
+$A \le M$ by the LHS directly,
+or $\exists_{A' \in \pancs()} \; A' \neq A \land A \le A' $
+in which case we repeat for $A'$.  Since there are finitely many
+commits, this terminates with $A'' \in \pends()$, ie $A'' \le M$
+by the LHS.  And $A \le A''$.
+}
+
+\[ \eqn{Calculation Of Ends:}{
+  \bigforall_{C \hasparents \set A}
+    \pendsof{C}{\set P} =
+      \begin{cases}
+       C \in \p : & \{ C \}
+      \\
+       C \not\in \p : & \displaystyle
+       \left\{ E \Big|
+           \Bigl[ \Largeexists_{A \in \set A} 
+                       E \in \pendsof{A}{\set P} \Bigr] \land
+           \Bigl[ \Largenexists_{B \in \set A} 
+                       E \neq B \land E \le B \Bigr]
+       \right\}
+      \end{cases}
+}\]
+xxx proof tbd
+
+\subsection{No Replay for Merge Results}
+
+If we are constructing $C$, with,
+\gathbegin
+  \mergeof{C}{L}{M}{R}
+\gathnext
+  L \le C
+\gathnext
+  R \le C
+\end{gather}
+No Replay is preserved.  \proofstarts
+
+\subsubsection{For $D=C$:} $D \isin C, D \le C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \isin L \land D \isin R$:}
+$D \isin C$.  And $D \isin L \implies D \le L \implies D \le C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \neq C \land D \not\isin L \land D \not\isin R$:}
+$D \not\isin C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \neq C \land (D \isin L \equiv D \not\isin R)
+ \land D \not\isin M$:}
+$D \isin C$.  Also $D \isin L \lor D \isin R$ so $D \le L \lor D \le
+R$ so $D \le C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \neq C \land (D \isin L \equiv D \not\isin R)
+ \land D \isin M$:}
+$D \not\isin C$.  OK.
+
+$\qed$
+
+\section{Commit annotation}
+
+We annotate each Topbloke commit $C$ with:
+\gathbegin
+ \patchof{C}
+\gathnext
+ \baseof{C}, \text{ if } C \in \py
+\gathnext
+ \bigforall_{\pa{Q}} 
+   \text{ either } C \haspatch \pa{Q} \text{ or } C \nothaspatch \pa{Q}
+\gathnext
+ \bigforall_{\pay{Q} \not\ni C} \pendsof{C}{\pay{Q}}
+\end{gather}
+
+$\patchof{C}$, for each kind of Topbloke-generated commit, is stated
+in the summary in the section for that kind of commit.
+
+Whether $\baseof{C}$ is required, and if so what the value is, is
+stated in the proof of Unique Base for each kind of commit.
+
+$C \haspatch \pa{Q}$ or $\nothaspatch \pa{Q}$ is represented as the
+set $\{ \pa{Q} | C \haspatch \pa{Q} \}$.  Whether $C \haspatch \pa{Q}$
+is in stated
+(in terms of $I \haspatch \pa{Q}$ or $I \nothaspatch \pa{Q}$
+for the ingredients $I$),
+in the proof of Coherence for each kind of commit.
+
+$\pendsof{C}{\pa{Q}^+}$ is computed, for all Topbloke-generated commits,
+using the lemma Calculation of Ends, above.
+We do not annotate $\pendsof{C}{\py}$ for $C \in \py$.  Doing so would
+make it wrong to make plain commits with git because the recorded $\pends$
+would have to be updated.  The annotation is not needed in that case
+because $\forall_{\py \ni C} \; \pendsof{C}{\py} = \{C\}$.
+
+\section{Simple commit}
+
+A simple single-parent forward commit $C$ as made by git-commit.
+\begin{gather}
+\tag*{} C \hasparents \{ A \} \\
+\tag*{} \patchof{C} = \patchof{A} \\
+\tag*{} D \isin C \equiv D \isin A \lor D = C
+\end{gather}
+This also covers Topbloke-generated commits on plain git branches:
+Topbloke strips the metadata when exporting.
+
+\subsection{No Replay}
+Trivial.
+
+\subsection{Unique Base}
+If $A, C \in \py$ then by Calculation of Ends for
+$C, \py, C \not\in \py$:
+$\pendsof{C}{\pn} = \pendsof{A}{\pn}$ so
+$\baseof{C} = \baseof{A}$. $\qed$
+
+\subsection{Tip Contents}
+We need to consider only $A, C \in \py$.  From Tip Contents for $A$:
+\[ D \isin A \equiv D \isin \baseof{A} \lor ( D \in \py \land D \le A ) \]
+Substitute into the contents of $C$:
+\[ D \isin C \equiv D \isin \baseof{A} \lor ( D \in \py \land D \le A )
+    \lor D = C \]
+Since $D = C \implies D \in \py$, 
+and substituting in $\baseof{C}$, this gives:
+\[ D \isin C \equiv D \isin \baseof{C} \lor
+    (D \in \py \land D \le A) \lor
+    (D = C \land D \in \py) \]
+\[ \equiv D \isin \baseof{C} \lor
+   [ D \in \py \land ( D \le A \lor D = C ) ] \]
+So by Exact Ancestors:
+\[ D \isin C \equiv D \isin \baseof{C} \lor ( D \in \py \land D \le C
+) \]
+$\qed$
+
+\subsection{Base Acyclic}
+
+Need to consider only $A, C \in \pn$.  
+
+For $D = C$: $D \in \pn$ so $D \not\in \py$. OK.
+
+For $D \neq C$: $D \isin C \equiv D \isin A$, so by Base Acyclic for
+$A$, $D \isin C \implies D \not\in \py$. $\qed$
+
+\subsection{Coherence and patch inclusion}
+
+Need to consider $D \in \py$
+
+\subsubsection{For $A \haspatch P, D = C$:}
+
+Ancestors of $C$:
+$ D \le C $.
+
+Contents of $C$:
+$ D \isin C \equiv \ldots \lor \true \text{ so } D \haspatch C $.
+
+\subsubsection{For $A \haspatch P, D \neq C$:}
+Ancestors: $ D \le C \equiv D \le A $.
+
+Contents: $ D \isin C \equiv D \isin A \lor f $
+so $ D \isin C \equiv D \isin A $.
+
+So:
+\[ A \haspatch P \implies C \haspatch P \]
+
+\subsubsection{For $A \nothaspatch P$:}
+
+Firstly, $C \not\in \py$ since if it were, $A \in \py$.  
+Thus $D \neq C$.
+
+Now by contents of $A$, $D \notin A$, so $D \notin C$.
+
+So:
+\[ A \nothaspatch P \implies C \nothaspatch P \]
+$\qed$
+
+\subsection{Foreign inclusion:}
+
+If $D = C$, trivial.  For $D \neq C$:
+$D \isin C \equiv D \isin A \equiv D \le A \equiv D \le C$.  $\qed$
+
+\section{Anticommit}
+
+Given $L, R^+, R^-$ where
+$R^+ \in \pry, R^- = \baseof{R^+}$.  
+Construct $C$ which has $\pr$ removed.
+Used for removing a branch dependency.
+\gathbegin
+ C \hasparents \{ L \}
+\gathnext
+ \patchof{C} = \patchof{L}
+\gathnext
+ \mergeof{C}{L}{R^+}{R^-}
+\end{gather}
+
+\subsection{Conditions}
+
+\[ \eqn{ Into Base }{
+ L \in \pn
+}\]
+\[ \eqn{ Unique Tip }{
+ \pendsof{L}{\pry} = \{ R^+ \}
+}\]
+\[ \eqn{ Currently Included }{
+ L \haspatch \pry
+}\]
+
+\subsection{Ordering of ${L, R^+, R^-}$:}
+
+By Unique Tip, $R^+ \le L$.  By definition of $\base$, $R^- \le R^+$
+so $R^- \le L$.  So $R^+ \le C$ and $R^- \le C$.
+
+(Note that the merge base $R^+ \not\le R^-$, i.e. the merge base is
+later than one of the branches to be merged.)
+
+\subsection{No Replay}
+
+No Replay for Merge Results applies.  $\qed$
+
+\subsection{Desired Contents}
+
+\[ D \isin C \equiv [ D \notin \pry \land D \isin L ] \lor D = C \]
+\proofstarts
+
+\subsubsection{For $D = C$:}
+
+Trivially $D \isin C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \neq C, D \not\le L$:}
+
+By No Replay $D \not\isin L$.  Also $D \not\le R^-$ hence
+$D \not\isin R^-$.  Thus $D \not\isin C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \neq C, D \le L, D \in \pry$:}
+
+By Currently Included, $D \isin L$.
+
+By Tip Self Inpatch, $D \isin R^+ \equiv D \le R^+$, but by
+by Unique Tip, $D \le R^+ \equiv D \le L$.  
+So $D \isin R^+$.
+
+By Base Acyclic, $D \not\isin R^-$.
+
+Apply $\merge$: $D \not\isin C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \neq C, D \le L, D \notin \pry$:}
+
+By Tip Contents for $R^+$, $D \isin R^+ \equiv D \isin R^-$.
+
+Apply $\merge$: $D \isin C \equiv D \isin L$.  OK.
+
+$\qed$
+
+\subsection{Unique Base}
+
+Into Base means that $C \in \pn$, so Unique Base is not
+applicable. $\qed$
+
+\subsection{Tip Contents}
+
+Again, not applicable. $\qed$
+
+\subsection{Base Acyclic}
+
+By Base Acyclic for $L$, $D \isin L \implies D \not\in \py$.
+And by Into Base $C \not\in \py$.
+Now from Desired Contents, above, $D \isin C
+\implies D \isin L \lor D = C$, which thus
+$\implies D \not\in \py$.  $\qed$.
+
+\subsection{Coherence and Patch Inclusion}
+
+Need to consider some $D \in \py$.  By Into Base, $D \neq C$.
+
+\subsubsection{For $\p = \pr$:}
+By Desired Contents, above, $D \not\isin C$.
+So $C \nothaspatch \pr$.
+
+\subsubsection{For $\p \neq \pr$:}
+By Desired Contents, $D \isin C \equiv D \isin L$
+(since $D \in \py$ so $D \not\in \pry$).
+
+If $L \nothaspatch \p$, $D \not\isin L$ so $D \not\isin C$.
+So $L \nothaspatch \p \implies C \nothaspatch \p$.
+
+Whereas if $L \haspatch \p$, $D \isin L \equiv D \le L$.
+so $L \haspatch \p \implies C \haspatch \p$.
+
+\section{Foreign Inclusion}
+
+Consider some $D$ s.t. $\patchof{D} = \bot$.  $D \neq C$.
+So by Desired Contents $D \isin C \equiv D \isin L$.
+By Foreign Inclusion of $D$ in $L$, $D \isin L \equiv D \le L$.
+
+And $D \le C \equiv D \le L$.
+Thus $D \isin C \equiv D \le C$.  $\qed$
+
+\section{Merge}
+
+Merge commits $L$ and $R$ using merge base $M$ ($M < L, M < R$):
+\gathbegin
+ C \hasparents \{ L, R \}
+\gathnext
+ \patchof{C} = \patchof{L}
+\gathnext
+ \mergeof{C}{L}{M}{R}
+\end{gather}
+We will occasionally use $X,Y$ s.t. $\{X,Y\} = \{L,R\}$.
+
+\subsection{Conditions}
+
+\[ \eqn{ Tip Merge }{
+ L \in \py \implies
+   \begin{cases}
+      R \in \py : & \baseof{R} \ge \baseof{L}
+              \land [\baseof{L} = M \lor \baseof{L} = \baseof{M}] \\
+      R \in \pn : & M = \baseof{L} \\
+      \text{otherwise} : & \false
+   \end{cases}
+}\]
+\[ \eqn{ Merge Acyclic }{
+    L \in \pn
+   \implies
+    R \nothaspatch \p
+}\]
+\[ \eqn{ Removal Merge Ends }{
+    X \not\haspatch \p \land
+    Y \haspatch \p \land
+    M \haspatch \p
+  \implies
+    \pendsof{Y}{\py} = \pendsof{M}{\py}
+}\]
+\[ \eqn{ Addition Merge Ends }{
+    X \not\haspatch \p \land
+    Y \haspatch \p \land
+    M \nothaspatch \p
+   \implies \left[
+    \bigforall_{E \in \pendsof{X}{\py}} E \le Y
+   \right]
+}\]
+
+\subsection{Non-Topbloke merges}
+
+We require both $\patchof{L} = \bot$ and $\patchof{R} = \bot$.
+I.e. not only is it forbidden to merge into a Topbloke-controlled
+branch without Topbloke's assistance, it is also forbidden to
+merge any Topbloke-controlled branch into any plain git branch.
+
+Given those conditions, Tip Merge and Merge Acyclic do not apply.
+And $Y \not\in \py$ so $\neg [ Y \haspatch \p ]$ so neither
+Merge Ends condition applies.  Good.
+
+\subsection{No Replay}
+
+No Replay for Merge Results applies.  $\qed$
+
+\subsection{Unique Base}
+
+Need to consider only $C \in \py$, ie $L \in \py$,
+and calculate $\pendsof{C}{\pn}$.  So we will consider some
+putative ancestor $A \in \pn$ and see whether $A \le C$.
+
+By Exact Ancestors for C, $A \le C \equiv A \le L \lor A \le R \lor A = C$.
+But $C \in py$ and $A \in \pn$ so $A \neq C$.  
+Thus $A \le C \equiv A \le L \lor A \le R$.
+
+By Unique Base of L and Transitive Ancestors,
+$A \le L \equiv A \le \baseof{L}$.
+
+\subsubsection{For $R \in \py$:}
+
+By Unique Base of $R$ and Transitive Ancestors,
+$A \le R \equiv A \le \baseof{R}$.
+
+But by Tip Merge condition on $\baseof{R}$,
+$A \le \baseof{L} \implies A \le \baseof{R}$, so
+$A \le \baseof{R} \lor A \le \baseof{L} \equiv A \le \baseof{R}$.
+Thus $A \le C \equiv A \le \baseof{R}$.  
+That is, $\baseof{C} = \baseof{R}$.
+
+\subsubsection{For $R \in \pn$:}
+
+By Tip Merge condition on $R$ and since $M \le R$,
+$A \le \baseof{L} \implies A \le R$, so
+$A \le R \lor A \le \baseof{L} \equiv A \le R$.  
+Thus $A \le C \equiv A \le R$.  
+That is, $\baseof{C} = R$.
+
+$\qed$
+
+\subsection{Coherence and Patch Inclusion}
+
+Need to determine $C \haspatch \p$ based on $L,M,R \haspatch \p$.
+This involves considering $D \in \py$.  
+
+\subsubsection{For $L \nothaspatch \p, R \nothaspatch \p$:}
+$D \not\isin L \land D \not\isin R$.  $C \not\in \py$ (otherwise $L
+\in \py$ ie $L \haspatch \p$ by Tip Self Inpatch).  So $D \neq C$.
+Applying $\merge$ gives $D \not\isin C$ i.e. $C \nothaspatch \p$.
+
+\subsubsection{For $L \haspatch \p, R \haspatch \p$:}
+$D \isin L \equiv D \le L$ and $D \isin R \equiv D \le R$.
+(Likewise $D \isin X \equiv D \le X$ and $D \isin Y \equiv D \le Y$.)
+
+Consider $D = C$: $D \isin C$, $D \le C$, OK for $C \haspatch \p$.
+
+For $D \neq C$: $D \le C \equiv D \le L \lor D \le R
+ \equiv D \isin L \lor D \isin R$.  
+(Likewise $D \le C \equiv D \le X \lor D \le Y$.)
+
+Consider $D \neq C, D \isin X \land D \isin Y$:
+By $\merge$, $D \isin C$.  Also $D \le X$ 
+so $D \le C$.  OK for $C \haspatch \p$.
+
+Consider $D \neq C, D \not\isin X \land D \not\isin Y$:
+By $\merge$, $D \not\isin C$.  
+And $D \not\le X \land D \not\le Y$ so $D \not\le C$.  
+OK for $C \haspatch \p$.
+
+Remaining case, wlog, is $D \not\isin X \land D \isin Y$.
+$D \not\le X$ so $D \not\le M$ so $D \not\isin M$.  
+Thus by $\merge$, $D \isin C$.  And $D \le Y$ so $D \le C$.
+OK for $C \haspatch \p$.
+
+So indeed $L \haspatch \p \land R \haspatch \p \implies C \haspatch \p$.
+
+\subsubsection{For (wlog) $X \not\haspatch \p, Y \haspatch \p$:}
+
+$M \haspatch \p \implies C \nothaspatch \p$.
+$M \nothaspatch \p \implies C \haspatch \p$.
+
+\proofstarts
+
+One of the Merge Ends conditions applies.  
+Recall that we are considering $D \in \py$.
+$D \isin Y \equiv D \le Y$.  $D \not\isin X$.
+We will show for each of
+various cases that $D \isin C \equiv M \nothaspatch \p \land D \le C$
+(which suffices by definition of $\haspatch$ and $\nothaspatch$).
+
+Consider $D = C$:  Thus $C \in \py, L \in \py$, and by Tip
+Self Inpatch $L \haspatch \p$, so $L=Y, R=X$.  By Tip Merge,
+$M=\baseof{L}$.  So by Base Acyclic $D \not\isin M$, i.e.
+$M \nothaspatch \p$.  And indeed $D \isin C$ and $D \le C$.  OK.
+
+Consider $D \neq C, M \nothaspatch P, D \isin Y$:
+$D \le Y$ so $D \le C$.  
+$D \not\isin M$ so by $\merge$, $D \isin C$.  OK.
+
+Consider $D \neq C, M \nothaspatch P, D \not\isin Y$:
+$D \not\le Y$.  If $D \le X$ then
+$D \in \pancsof{X}{\py}$, so by Addition Merge Ends and 
+Transitive Ancestors $D \le Y$ --- a contradiction, so $D \not\le X$.
+Thus $D \not\le C$.  By $\merge$, $D \not\isin C$.  OK.
+
+Consider $D \neq C, M \haspatch P, D \isin Y$:
+$D \le Y$ so $D \in \pancsof{Y}{\py}$ so by Removal Merge Ends
+and Transitive Ancestors $D \in \pancsof{M}{\py}$ so $D \le M$.
+Thus $D \isin M$.  By $\merge$, $D \not\isin C$.  OK.
+
+Consider $D \neq C, M \haspatch P, D \not\isin Y$:
+By $\merge$, $D \not\isin C$.  OK.
+
+$\qed$
+
+\subsection{Base Acyclic}
+
+This applies when $C \in \pn$.
+$C \in \pn$ when $L \in \pn$ so by Merge Acyclic, $R \nothaspatch \p$.
+
+Consider some $D \in \py$.
+
+By Base Acyclic of $L$, $D \not\isin L$.  By the above, $D \not\isin
+R$.  And $D \neq C$.  So $D \not\isin C$.  $\qed$
+
+\subsection{Tip Contents}
+
+We need worry only about $C \in \py$.  
+And $\patchof{C} = \patchof{L}$
+so $L \in \py$ so $L \haspatch \p$.  We will use the Unique Base
+of $C$, and its Coherence and Patch Inclusion, as just proved.
+
+Firstly we show $C \haspatch \p$: If $R \in \py$, then $R \haspatch
+\p$ and by Coherence/Inclusion $C \haspatch \p$ .  If $R \not\in \py$
+then by Tip Merge $M = \baseof{L}$ so by Base Acyclic and definition
+of $\nothaspatch$, $M \nothaspatch \p$.  So by Coherence/Inclusion $C
+\haspatch \p$ (whether $R \haspatch \p$ or $\nothaspatch$).
+
+We will consider an arbitrary commit $D$
+and prove the Exclusive Tip Contents form.
+
+\subsubsection{For $D \in \py$:}
+$C \haspatch \p$ so by definition of $\haspatch$, $D \isin C \equiv D
+\le C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \not\in \py, R \not\in \py$:}
+
+$D \neq C$.  By Tip Contents of $L$,
+$D \isin L \equiv D \isin \baseof{L}$, and by Tip Merge condition,
+$D \isin L \equiv D \isin M$.  So by definition of $\merge$, $D \isin
+C \equiv D \isin R$.  And $R = \baseof{C}$ by Unique Base of $C$.
+Thus $D \isin C \equiv D \isin \baseof{C}$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \not\in \py, R \in \py$:}
+
+$D \neq C$.
+
+By Tip Contents
+$D \isin L \equiv D \isin \baseof{L}$ and
+$D \isin R \equiv D \isin \baseof{R}$.
+
+If $\baseof{L} = M$, trivially $D \isin M \equiv D \isin \baseof{L}.$
+Whereas if $\baseof{L} = \baseof{M}$, by definition of $\base$,
+$\patchof{M} = \patchof{L} = \py$, so by Tip Contents of $M$,
+$D \isin M \equiv D \isin \baseof{M} \equiv D \isin \baseof{L}$.
+
+So $D \isin M \equiv D \isin L$ and by $\merge$,
+$D \isin C \equiv D \isin R$.  But from Unique Base,
+$\baseof{C} = R$ so $D \isin C \equiv D \isin \baseof{C}$.  OK.
+
+$\qed$
+
+\subsection{Foreign Inclusion}
+
+Consider some $D$ s.t. $\patchof{D} = \bot$.
+By Foreign Inclusion of $L, M, R$:
+$D \isin L \equiv D \le L$;
+$D \isin M \equiv D \le M$;
+$D \isin R \equiv D \le R$.
+
+\subsubsection{For $D = C$:}
+
+$D \isin C$ and $D \le C$.  OK.
+
+\subsubsection{For $D \neq C, D \isin M$:}
 
-\section{Test more symbols}
+Thus $D \le M$ so $D \le L$ and $D \le R$ so $D \isin L$ and $D \isin
+R$.  So by $\merge$, $D \isin C$.  And $D \le C$.  OK.
 
-$ C \haspatch \p $
+\subsubsection{For $D \neq C, D \not\isin M, D \isin X$:}
 
-$ C \nothaspatch \p $
+By $\merge$, $D \isin C$.
+And $D \isin X$ means $D \le X$ so $D \le C$.
+OK.
 
-$ \p \patchisin C $
+\subsubsection{For $D \neq C, D \not\isin M, D \not\isin L, D \not\isin R$:}
 
-$ \p \notpatchisin C $
+By $\merge$, $D \not\isin C$.
+And $D \not\le L, D \not\le R$ so $D \not\le C$.
+OK
 
-$ \{ B \} \areparents C $
+$\qed$
 
 \end{document}