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[spec] overload subtyping rules are too strict.

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Python
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説明

The typing spec states that, when A and B are potentially overloaded methods

If a callable B is overloaded with two or more signatures, it is assignable to callable A if at least one of the overloaded signatures in B is assignable to A

If a callable A is overloaded with two or more signatures, callable B is assignable to A if B is assignable to all of the signatures in A

However, this definition seems to be too strict. Consider the following example:

from typing import Protocol, Self, overload

class IntScalarOurs(Protocol):
    def __add__(self, other: int | Self, /) -> Self: ...

class IntScalarTheirs(Protocol):
    @overload
    def __add__(self, other: int, /) -> Self: ...
    @overload
    def __add__(self, other: Self, /) -> Self: ...

These two protocols specify the exact same runtime behavior. Yet, following the rules of the spec, IntScalarOurs is assignable to IntScalarTheirs, but IntScalarTheirs is not assignable to IntScalarOurs.

Case 1: A=IntScalarOurs, B=IntScalarTheirs.

If a callable B is overloaded with two or more signatures, it is assignable to callable A if at least one of the overloaded signatures in B is assignable to A

  • Is (self, int) -> Self assignable to (self, int | Self) -> Self? No, because int is not a supertype of int | Self (contravariance)
  • Is (self, Self) -> Self assignable to (self, int | Self) -> Self? No, because Self is not a supertype of int | Self (contravariance)

Thus, IntScalarTheirs is not assignable to IntScalarOurs.

Case 2: A=IntScalarTheirs, B=IntScalarOurs.

If a callable A is overloaded with two or more signatures, callable B is assignable to A if B is assignable to all of the signatures in A

  • Is (self, int | Self) -> Self assignable to (self, int) -> Self? Yes.
  • Is (self, int | Self) -> Self assignable to (self, Self) -> Self? Yes.

Thus, IntScalarOurs is assignable to IntScalarTheirs.

From a pure set-theoretic POV, it seems that subtyping functions should follow a very simply rule based on the domain.

$f <: g$ if and only if $\text{dom}(f) ⊇ \text{dom}(g)$ and $f(x) <: g(x)$ for all $x∈\text{dom}(g)$

What is currently specced appears to be a lemma for a sufficient condition, but not a necessary one.
Individual type-checkers can of course use such lemmas if the general case is too difficult to check/implement (and communicate that to their users), but shouldn't the spec be biased towards the theoretically principled point of view, when applicable?

Related Discussions

https://github.com/python/typing/discussions/1782

コントリビューションガイド

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はじめの一歩

  1. issue を最後まで読み、次にプロジェクトのコントリビューションガイドを読みます。
  2. 着手することを issue にコメントします — 二人が同じ作業をするのを防げます。
  3. リポジトリをフォークし、ブランチを切って変更します。
  4. issue 番号を参照したプルリクエストを送ります。

調査の方向性

typing 仕様の callables セクションにあるオーバーロードの部分型付け規則から始め、typing/discussions/1782 の関連する議論を確認してください。示されている規則を IntScalarOurs と IntScalarTheirs の例と比較し、そのうえで、仕様に原則に基づく改訂が必要なのか、それとも十分条件の規則を明確化すればよいのかを判断してください。

索引モデルが issue の本文から書いたものです。

評価

技術スタック
python
領域
compilers
issue の種類
バグ
難易度
5/5
見積もり時間
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停滞
明瞭さ
おおむね明確
初心者へのやさしさ
35/100

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