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Recursive TypeAlias expansion causes non-terminating single-core CPU saturation

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performance topic-type-alias
Lingua principale
Python
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Descrizione

Steps to reproduce

Run the following command:

mypy main.py

the main.py file:

from __future__ import annotations

from typing import TYPE_CHECKING, Generic, TypeAlias, TypeVar, cast


class LeafA: ...
class LeafB: ...
class LeafC: ...
class LeafD: ...

L1 = TypeVar("L1")
L2 = TypeVar("L2")
R1 = TypeVar("R1")
R2 = TypeVar("R2")

class Branch(Generic[L1, L2, R1, R2]): ...

A0: TypeAlias = LeafA
B0: TypeAlias = LeafB
C0: TypeAlias = LeafC
D0: TypeAlias = LeafD

A1: TypeAlias = Branch[A0, B0, C0, D0]
B1: TypeAlias = Branch[B0, C0, D0, A0]
C1: TypeAlias = Branch[C0, D0, A0, B0]
D1: TypeAlias = Branch[D0, A0, B0, C0]

A2: TypeAlias = Branch[A1, B1, C1, D1]
B2: TypeAlias = Branch[B1, C1, D1, A1]
C2: TypeAlias = Branch[C1, D1, A1, B1]
D2: TypeAlias = Branch[D1, A1, B1, C1]

A3: TypeAlias = Branch[A2, B2, C2, D2]
B3: TypeAlias = Branch[B2, C2, D2, A2]
C3: TypeAlias = Branch[C2, D2, A2, B2]
D3: TypeAlias = Branch[D2, A2, B2, C2]

A4: TypeAlias = Branch[A3, B3, C3, D3]
B4: TypeAlias = Branch[B3, C3, D3, A3]
C4: TypeAlias = Branch[C3, D3, A3, B3]
D4: TypeAlias = Branch[D3, A3, B3, C3]

A5: TypeAlias = Branch[A4, B4, C4, D4]
B5: TypeAlias = Branch[B4, C4, D4, A4]
C5: TypeAlias = Branch[C4, D4, A4, B4]
D5: TypeAlias = Branch[D4, A4, B4, C4]

A6: TypeAlias = Branch[A5, B5, C5, D5]
B6: TypeAlias = Branch[B5, C5, D5, A5]
C6: TypeAlias = Branch[C5, D5, A5, B5]
D6: TypeAlias = Branch[D5, A5, B5, C5]

A7: TypeAlias = Branch[A6, B6, C6, D6]
B7: TypeAlias = Branch[B6, C6, D6, A6]
C7: TypeAlias = Branch[C6, D6, A6, B6]
D7: TypeAlias = Branch[D6, A6, B6, C6]

A8: TypeAlias = Branch[A7, B7, C7, D7]
B8: TypeAlias = Branch[B7, C7, D7, A7]
C8: TypeAlias = Branch[C7, D7, A7, B7]
D8: TypeAlias = Branch[D7, A7, B7, C7]

A9: TypeAlias = Branch[A8, B8, C8, D8]
B9: TypeAlias = Branch[B8, C8, D8, A8]
C9: TypeAlias = Branch[C8, D8, A8, B8]
D9: TypeAlias = Branch[D8, A8, B8, C8]

A10: TypeAlias = Branch[A9, B9, C9, D9]
B10: TypeAlias = Branch[B9, C9, D9, A9]
C10: TypeAlias = Branch[C9, D9, A9, B9]
D10: TypeAlias = Branch[D9, A9, B9, C9]

A11: TypeAlias = Branch[A10, B10, C10, D10]
B11: TypeAlias = Branch[B10, C10, D10, A10]
C11: TypeAlias = Branch[C10, D10, A10, B10]
D11: TypeAlias = Branch[D10, A10, B10, C10]

A12: TypeAlias = Branch[A11, B11, C11, D11]
B12: TypeAlias = Branch[B11, C11, D11, A11]
C12: TypeAlias = Branch[C11, D11, A11, B11]
D12: TypeAlias = Branch[D11, A11, B11, C11]

A13: TypeAlias = Branch[A12, B12, C12, D12]
B13: TypeAlias = Branch[B12, C12, D12, A12]
C13: TypeAlias = Branch[C12, D12, A12, B12]
D13: TypeAlias = Branch[D12, A12, B12, C12]

A14: TypeAlias = Branch[A13, B13, C13, D13]
B14: TypeAlias = Branch[B13, C13, D13, A13]
C14: TypeAlias = Branch[C13, D13, A13, B13]
D14: TypeAlias = Branch[D13, A13, B13, C13]

A15: TypeAlias = Branch[A14, B14, C14, D14]
B15: TypeAlias = Branch[B14, C14, D14, A14]
C15: TypeAlias = Branch[C14, D14, A14, B14]
D15: TypeAlias = Branch[D14, A14, B14, C14]

ResultType: TypeAlias = A15

def force(x: ResultType) -> None:
    reveal_type(x)

if TYPE_CHECKING:
    force(cast(ResultType, None))

Observed behavior

With N=4, mypy completes in under a second. With N=15, it never terminates and saturates a single CPU core at 100%. Each level references 4 aliases from the previous level, so the type tree grows as O(4^N) — at N=15 this is ~10^9 nodes, eagerly expanded without memoization.

Guida per i contributori

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Come iniziare

  1. Leggi tutta la issue e poi la guida ai contributi del progetto.
  2. Commenta sulla issue per dire che te ne occupi tu — evita che due persone facciano lo stesso lavoro.
  3. Fai un fork del repository e lavora su un branch.
  4. Apri una pull request che faccia riferimento al numero della issue.

Direzione di ricerca

Inizia con il riproduttore main.py fornito ed esegui mypy main.py con profondità degli alias minori e maggiori per osservare dove l’espansione smette di scalare. Traccia l’espansione degli alias di tipo attivata da reveal_type e identifica come gli alias ricorsivi vengono attualmente attraversati eager. Il lavoro è completato quando il caso N=15 termina senza saturare un singolo core, mantenendo al contempo il corretto controllo dei tipi.

Scritto dal modello di indicizzazione a partire dal testo della issue.

Valutazione

Stack tecnologico
python
Ambito
compilers, devtools
Tipo di issue
Bug
Difficoltà
5/5
Tempo stimato
Più di una settimana
Stato di attività
Ferma
Chiarezza
Abbastanza chiara
Idoneità per principianti
25/100

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