fix return value computation in one code path of wcsnrtombs

the affected code was wrongly counting characters instead of bytes.

fix signedness of WINT_MIN expression

since wint_t is unsigned, WINT_MIN needs to expand to an unsigned zero.

make the definition of _Complex_I explicitly complex

it's unclear whether compilers which provide pure imaginary types
might produce a pure imaginary expression for 1.0fi. using 0.0f+1.0fi
ensures that the result is explicitly complex and makes this obvious
to human readers too.

make the result of the cimag macro a non-lvalue

this change is not necessary but helps diagnose invalid code. based on
patch by Jens Gustedt.

fix definition of CMPLX macros in complex.h to work in constant expressions

based on patches by Jens Gustedt. these macros need to be usable in
static initializers, and the old definitions were not.

there is no portable way to provide correct definitions for these
macros unless the compiler supports pure imaginary types. a portable
definition is provided for this case even though there are presently
no compilers that can use it. gcc and compatible compilers provide a
builtin function that can be used, but clang fails to support this and
instead requires a construct which is a constraint violation and which
is only a constant expression as a clang-specific extension.

since these macros are a namespace violation in pre-C11 profiles, and
since no known pre-C11 compilers provide any way to define them
correctly anyway, the definitions have been made conditional on C11.

provide CMPLX macros in implementation-internal libm.h

this avoids assuming the presence of C11 macro definitions in the
public complex.h, which need changes potentially incompatible with the
way these macros are being used internally.

implement FNM_CASEFOLD extension to fnmatch function

add basic dns record parsing functions

based on patch by Timo Teräs, with some corrections to bounds checking
code and other minor changes.

while they are borderline scope creep, the functions added are fairly
small and are roughly the minimum code needed to use the results of
the res_query API without re-implementing error-prone DNS packet
parsing, and they are used in practice by some kerberos related
software and possibly other things. at this time there is no intent to
implement further nameser.h API functions.

correctly handle write errors encountered by printf-family functions

previously, write errors neither stopped further output attempts nor
caused the function to return an error to the caller. this could
result in silent loss of output, possibly in the middle of output in
the event of a non-permanent error.

the simplest solution is temporarily clearing the error flag for the
target stream, then suppressing further output when the error flag is
set and checking/restoring it at the end of the operation to determine
the correct return value.

since the wide version of the code internally calls the narrow fprintf
to perform some of its underlying operations, initial clearing of the
error flag is suppressed when performing a narrow vfprintf on a
wide-oriented stream. this is not a problem since the behavior of
narrow operations on wide-oriented streams is undefined.

simplify getopt_long argv permutation loop logic

fix handling of "--" with getopt_long argv permutation

if argv permutation is used, the option terminator "--" should be
moved before any skipped non-option arguments rather than being left
in the argv tail where the caller will see and interpret it.

accept null longopts pointer in getopt_long

this is an undocumented feature of GNU getopt_long that the BSD
version also mimics, and is reportedly needed by some programs.

fix getopt handling of initial '+' in optstring

in the case where an initial '+' was passed in optstring (a
getopt_long feature to suppress argv permutation), getopt would fail
to see a possible subsequent ':', resulting in incorrect handling of
missing arguments.

support abbreviated options in getopt_long

support options after non-option arguments in getopt_long (argv permutation)

don't shadow functions with macros in C++

C++ programmers typically expect something like "::function(x,y)" to work
and may be surprised to find that "(::function)(x,y)" is actually required
due to the headers declaring a macro version of some standard functions.

We already omit function-like macros for C++ in most cases where there is
a real function available. This commit extends this to the remaining
function-like macros which have a real function version.

use direct syscall rather than write function in posix_spawn child

the write function is a cancellation point and accesses thread-local
state belonging to the calling thread in the parent process. since
cancellation is blocked for the duration of posix_spawn, this is
probably safe, but it's fragile and unnecessary. making the syscall
directly is just as easy and clearly safe.

don't fail posix_spawn on failed close

the resolution of austin group issue #370 removes the requirement that
posix_spawn fail when the close file action is performed on an
already-closed fd. since there are no other meaningful errors for
close, just ignoring the return value completely is the simplest fix.

fix getopt handling of ':' modifier for multibyte option characters

the previous hard-coded offsets of +1 and +2 contained a hidden
assumption that the option character matched was single-byte, despite
this implementation of getopt attempting to support multibyte option
characters. this patch reworks the matching logic to leave the final
index pointing just past the matched character so that fixed offsets
can be used to check for ':'.

add arm private syscall numbers

it is part of kernel uapi, and some programs (e.g. nodejs) do use them

fix return value of pthread_getaffinity_np and pthread_setaffinity_np

these functions are expected to return an error code rather than
setting errno and returning -1.

fix uninitialized output from sched_getaffinity

the sched_getaffinity syscall only fills a cpu set up to the set size
used/supported by the kernel. the rest is left untouched and userspace
is responsible for zero-filling it based on the return value of the
syscall.

add support for non-option arguments extension to getopt

this is a GNU extension, activated by including '-' as the first
character of the options string, whereby non-option arguments are
processed as if they were arguments to an option character '\1' rather
than ending option processing.

adapt dynamic linker for new binutils versions that omit DT_RPATH

the new DT_RUNPATH semantics for search order are always used, and
since binutils had always set both DT_RPATH and DT_RUNPATH when the
latter was used, processing only DT_RPATH worked fine. however, recent
binutils has stopped generating DT_RPATH when DT_RUNPATH is used,
which broke support for this feature completely.

fix tabs/spaces in memcpy.s

this file had been a mess that went unnoticed ever since it was
imported. some lines used spaces for indention while others used tabs,
and tabs were used for alignment.

fix build regression in arm asm for setjmp/longjmp with old assemblers

fix build regression in arm asm for memcpy

commit 27828f7e9adb6b4f93ca56f6f98ef4c44bb5ed4e fixed compatibility
with clang's internal assembler, but broke compatibility with gas and
the traditional arm asm syntax by switching to the arm "unified
assembler language" (UAL). recent versions of gas also support UAL,
but require the .syntax directive to be used to switch to it. clang on
the other hand defaults to UAL. and old versions of gas (still
relevant) don't support UAL at all.

for the conditional ldm/stm instructions, "ia" is default and can just
be omitted, resulting in a mnemonic that's compatible with both
traditional and UAL syntax. but for byte/halfword loads and stores,
there seems to be no mnemonic compatible with both, and thus .word is
used to produce the desired opcode explicitly. the .inst directive is
not used because it is not compatible with older assemblers.

arm assembly changes for clang compatibility

unify non-inline version of syscall code across archs

except powerpc, which still lacks inline syscalls simply because
nobody has written the code, these are all fallbacks used to work
around a clang bug that probably does not exist in versions of clang
that can compile musl. however, it's useful to have the generic
non-inline code anyway, as it eases the task of porting to new archs:
writing inline syscall code is now optional. this approach could also
help support compilers which don't understand inline asm or lack
support for the needed register constraints.

mips could not be unified because it has special fixup code for broken
layout of the kernel's struct stat.

inline 5- and 6-argument syscalls on arm

remove old clang workarounds from arm syscall implementation

the register constraints in the non-clang case were tested to work on
clang back to 3.2, and earlier versions of clang have known bugs that
preclude building musl.

there may be other reasons to prefer not to use inline syscalls, but
if so the function-call-based implementations should be added back in
a unified way for all archs.

fix __aeabi_read_tp oversight in arm atomics/tls overhaul

calls to __aeabi_read_tp may be generated by the compiler to access
TLS on pre-v6 targets. previously, this function was hard-coded to
call the kuser helper, which would crash on kernels with kuser helper
removed.

to fix the problem most efficiently, the definition of __aeabi_read_tp
is moved so that it's an alias for the new __a_gettp. however, on v7+
targets, code to initialize the runtime choice of thread-pointer
loading code is not even compiled, meaning that defining
__aeabi_read_tp would have caused an immediate crash due to using the
default implementation of __a_gettp with a HCF instruction.

fortunately there is an elegant solution which reduces overall code
size: putting the native thread-pointer loading instruction in the
default code path for __a_gettp, so that separate default/native code
paths are not needed. this function should never be called before
__set_thread_area anyway, and if it is called early on pre-v6
hardware, the old behavior (crashing) is maintained.

ideally __aeabi_read_tp would not be called at all on v7+ targets
anyway -- in fact, prior to the overhaul, the same problem existed,
but it was never caught by users building for v7+ with kuser disabled.
however, it's possible for calls to __aeabi_read_tp to end up in a v7+
binary if some of the object files were built for pre-v7 targets, e.g.
in the case of static libraries that were built separately, so this
case needs to be handled.

overhaul ARM atomics/tls for performance and compatibility

previously, builds for pre-armv6 targets hard-coded use of the "kuser
helper" system for atomics and thread-pointer access, resulting in
binaries that fail to run (crash) on systems where this functionality
has been disabled (as a security/hardening measure) in the kernel.
additionally, builds for armv6 hard-coded an outdated/deprecated
memory barrier instruction which may require emulation (extremely
slow) on future models.

this overhaul replaces the behavior for all pre-armv7 builds (both of
the above cases) to perform runtime detection of the appropriate
mechanisms for barrier, atomic compare-and-swap, and thread pointer
access. detection is based on information provided by the kernel in
auxv: presence of the HWCAP_TLS bit for AT_HWCAP and the architecture
version encoded in AT_PLATFORM. direct use of the instructions is
preferred when possible, since probing for the existence of the kuser
helper page would be difficult and would incur runtime cost.

for builds targeting armv7 or later, the runtime detection code is not
compiled at all, and much more efficient versions of the non-cas
atomic operations are provided by using ldrex/strex directly rather
than wrapping cas.

save auxv pointer into libc struct early in dynamic linker startup

this allows most code to assume it has already been saved, and is a
prerequisite for upcoming changes for arm atomic/tls operations.

getopt: fix optional argument processing

Processing an option character with optional argument fails if the
option is last on the command line. This happens because the
if (optind >= argc) check runs first before testing for optional
argument.

implement a private state for the uchar.h functions

The C standard is imperative on that:

  7.28.1 ... If ps is a null pointer, each function uses its own internal
  mbstate_t object instead, which is initialized at program startup to
  the initial conversion state;

and these functions are also not supposed to implicitly use the state of
the wchar.h functions:

  7.29.6.3 ... The implementation behaves as if no library function calls
  these functions with a null pointer for ps.

Previously this resulted in two bugs.

 - The functions c16rtomb and mbrtoc16 would crash when called with ps
   set to null.

 - The function mbrtoc32 used the private state of mbrtowc, which it
   is not allowed to do.

fix behavior of printf with alt-form octal, zero precision, zero value

in this case there are two conflicting rules in play: that an explicit
precision of zero with the value zero produces no output, and that the
'#' modifier for octal increases the precision sufficiently to yield a
leading zero. ISO C (7.19.6.1 paragraph 6 in C99+TC3) includes a
parenthetical remark to clarify that the precision-increasing behavior
takes precedence, but the corresponding text in POSIX off of which I
based the implementation is missing this remark.

this issue was covered in WG14 DR#151.

math: use fnstsw consistently instead of fstsw in x87 asm

fnstsw does not wait for pending unmasked x87 floating-point exceptions
and it is the same as fstsw when all exceptions are masked which is the
only environment libc supports.

math: fix x86_64 and x32 asm not to use sahf instruction

Some early x86_64 cpus (released before 2006) did not support sahf/lahf
instructions so they should be avoided (intel manual says they are only
supported if CPUID.80000001H:ECX.LAHF-SAHF[bit 0] = 1).

The workaround simplifies exp2l and expm1l because fucomip can be
used instead of the fucomp;fnstsw;sahf sequence copied from i386.

In fmodl and remainderl sahf is replaced by a simple bit test.

fix 64-bit syscall argument passing on or1k

the kernel syscall interface for or1k does not expect 64-bit arguments
to be aligned to "even" register boundaries. this incorrect alignment
broke truncate/ftruncate and as well as a few less-common syscalls.

fix uninitialized mode variable in openat function

this was introduced in commit 2da3ab1382ca8e39eb1e4428103764a81fba73d3
as an oversight while making the variadic argument access conditional.

math: use the rounding idiom consistently

the idiomatic rounding of x is

  n = x + toint - toint;

where toint is either 1/EPSILON (x is non-negative) or 1.5/EPSILON
(x may be negative and nearest rounding mode is assumed) and EPSILON is
according to the evaluation precision (the type of toint is not very
important, because single precision float can represent the 1/EPSILON of
ieee binary128).

in case of FLT_EVAL_METHOD!=0 this avoids a useless store to double or
float precision, and the long double code became cleaner with
1/LDBL_EPSILON instead of ifdefs for toint.

__rem_pio2f and __rem_pio2 functions slightly changed semantics:
on i386 a double-rounding is avoided so close to half-way cases may
get evaluated differently eg. as sin(pi/4-eps) instead of cos(pi/4+eps)

fix rint.c and rintf.c when FLT_EVAL_METHOD!=0

The old code used the rounding idiom incorrectly:

  y = (double)(x + 0x1p52) - 0x1p52;

the cast is useless if FLT_EVAL_METHOD==0 and causes a second rounding
if FLT_EVAL_METHOD==2 which can give incorrect result in nearest rounding
mode, so the correct idiom is to add/sub a power-of-2 according to the
characteristics of double_t.

This did not cause actual bug because only i386 is affected where rint
is implemented in asm.

Other rounding functions use a similar idiom, but they give correct
results because they only rely on getting a neighboring integer result
and the rounding direction is fixed up separately independently of the
current rounding mode. However they should be fixed to use the idiom
correctly too.

fix invalid access by openat to possibly-missing variadic mode argument

the mode argument is only required to be present when the O_CREAT or
O_TMPFILE flag is used.

fix failure of open to read variadic mode argument for O_TMPFILE

manually "shrink wrap" fast path in pthread_once

this change is a workaround for the inability of current compilers to
perform "shrink wrapping" optimizations. in casual testing, it roughly
doubled the performance of pthread_once when called on an
already-finished once control object.

release 1.1.5

suppress macro definitions of ctype functions under C++

based on patch by Sergey Dmitrouk.

implement uchar.h (C11 UTF-16/32 conversion) interfaces

eliminate global waiters count in pthread_once

fix missing barrier in pthread_once/call_once shortcut path

these functions need to be fast when the init routine has already run,
since they may be called very often from code which depends on global
initialization having taken place. as such, a fast path bypassing
atomic cas on the once control object was used to avoid heavy memory
contention. however, on archs with weakly ordered memory, the fast
path failed to ensure that the caller actually observes the side
effects of the init routine.

preliminary performance testing showed that simply removing the fast
path was not practical; a performance drop of roughly 85x was observed
with 20 threads hammering the same once control on a 24-core machine.
so the new explicit barrier operation from atomic.h is used to retain
the fast path while ensuring memory visibility.

performance may be reduced on some archs where the barrier actually
makes a difference, but the previous behavior was unsafe and incorrect
on these archs. future improvements to the implementation of a_barrier
should reduce the impact.

add explicit barrier operation to internal atomic.h API

fix handling of negative offsets in timezone spec strings

previously, the hours were considered as a signed quantity while
minutes and seconds were always treated as positive offsets. however,
semantically the '-' sign should negate the whole hh:mm:ss offset.
this bug only affected timezones east of GMT with non-whole-hours
offsets, such as those used in India and Nepal.

add new linux file sealing api to fcntl.h

new in linux v3.17 commit 40e041a2c858b3caefc757e26cb85bfceae5062b
sealing allows some operations to be blocked on a file which makes
file access safer when fds are shared between processes (only
supported for shared mem fds currently)

flags:
F_SEAL_SEAL prevents further sealing
F_SEAL_SHRINK prevents file from shrinking
F_SEAL_GROW prevents file from growing
F_SEAL_WRITE prevents writes

fcntl commands:
F_GET_SEALS get the current seal flags
F_ADD_SEALS add new seal flags

add new IPV6_AUTOFLOWLABEL socket option in netinet/in.h

added in linux v3.17 commit 753a2ad54ef45e3417a9d49537c2b42b04a2e1be
enables automatic flow label generation on transmit

add new syscall numbers for seccomp, getrandom, memfd_create

these syscalls are new in linux v3.17 and present on all supported
archs except sh.

seccomp was added in commit 48dc92b9fc3926844257316e75ba11eb5c742b2c
it has operation, flags and pointer arguments (if flags==0 then it is
the same as prctl(PR_SET_SECCOMP,...)), the uapi header for flag
definitions is linux/seccomp.h

getrandom was added in commit c6e9d6f38894798696f23c8084ca7edbf16ee895
it provides an entropy source when open("/dev/urandom",..) would fail,
the uapi header for flags is linux/random.h

memfd_create was added in commit 9183df25fe7b194563db3fec6dc3202a5855839c
it allows anon mmap to have an fd, that can be shared, sealed and needs no
mount point, the uapi header for flags is linux/memfd.h

always provide __fpclassifyl and __signbitl definitions

previously the external definitions of these functions were omitted on
archs where long double is the same as double, since the code paths in
the math.h macros which would call them are unreachable. however, even
if they are unreachable, the definitions are still mandatory. omitting
them is invalid C, and in the case of a non-optimizing compiler, will
result in a link error.

ignore access mode bits of flags in mkostemps and functions that use it

per the text accepted for inclusion in POSIX, behavior is unspecified
when any of the access mode bits are set. since it's impossible to
consistently report this usage error (O_RDONLY could not be detected
since its value happens to be zero), the most consistent way to handle
them is just to ignore them.

previously, if a caller erroneously passed O_WRONLY, the resulting
access mode would be O_WRONLY|O_RDWR, which has the value 3, and this
resulted in a file descriptor which rejects both read and write
attempts when it is subsequently used.

fix handling of odd lengths in swab function

this function is specified to leave the last byte with "unspecified
disposition" when the length is odd, so for the most part correct
programs should not be calling swab with odd lengths. however, doing
so is permitted, and should not write past the end of the destination
buffer.

fix incorrect sequence generation in *rand48 prng functions

patch by Jens Gustedt. this fixes a bug reported by Nadav Har'El. the
underlying issue was that a left-shift by 16 bits after promotion of
unsigned short to int caused integer overflow. while some compilers
define this overflow case as "shifting into the sign bit", doing so
doesn't help; the sign bit then gets extended through the upper bits
in subsequent arithmetic as unsigned long long. this patch imposes a
promotion to unsigned prior to the shift, so that the result is
well-defined and matches the specified behavior.

fix linked list corruption in flockfile lists

commit 5345c9b884e7c4e73eb2c8bb83b8d0df20f95afb added a linked list to
track the FILE streams currently locked (via flockfile) by a thread.
due to a failure to fully link newly added members, removal from the
list could leave behind references which could later result in writes
to already-freed memory and possibly other memory corruption.

implicit stdio locking was unaffected; the list is only used in
conjunction with explicit flockfile locking.

this bug was not present in any releases; it was introduced and fixed
during the same release cycle.

patch by Timo Teräs, who discovered and tracked down the bug.

math: fix exp10 not to raise invalid exception on NaN

This was not caught earlier because gcc incorrectly generates quiet
relational operators that never raise exceptions.

fix overflow corner case in strtoul-family functions

incorrect behavior occurred only in cases where the input overflows
unsigned long long, not just the (possibly lower) range limit for the
result type. in this case, processing of the '-' sign character was
not suppressed, and the function returned a value of 1 despite setting
errno to ERANGE.

rewrite the regex pattern parser in regcomp

The new code is a bit simpler and the generated code is about 1KB
smaller (on i386). The basic design was kept including internal
interfaces, TNFA generation was not touched.

The old tre parser had various issues:

[^aa-z]
negated overlapping ranges in a bracket expression were handled
incorrectly (eg [^aa-z] was handled as [^a] instead of [^a-z])

a{,2}
missing lower bound in a counted repetition should be an error,
but it was accepted with broken semantics: a{,2} was treated as
a{0,3}, the new parser rejects it

a{999,}
large min count was not rejected (a{5000,} failed with REG_ESPACE
due to reaching a stack limit), the new parser enforces the
RE_DUP_MAX limit

\xff
regcomp used to accept a pattern with illegal sequences in it
(treated them as empty expression so p\xffq matched pq) the new
parser rejects such patterns with REG_BADPAT or REG_ERANGE

[^b-fD-H] with REG_ICASE
old parser turned this into [^b-fB-F] because of the negated
overlapping range issue (see above), the new parser treats it
as [^b-hB-H], POSIX seems to require [^d-fD-F], but practical
implementations do case-folding first and negate the character
set later instead of the other way around. (Supporting the posix
way efficiently would require significant changes so it was left
as is, it is unclear if any application actually expects the
posix behaviour, this issue is raised on the austingroup tracker:
http://austingroupbugs.net/view.php?id=872 ).

another case-insensitive matching issue is that unicode case
folding rules can group more than two characters together while
towupper and towlower can only work for a pair of upper and
lower case characters, this is a limitation of POSIX so it is
not fixed.

invalid bracket and brace expressions may return different error
codes now (REG_ERANGE instead of REG_EBRACK or REG_BADBR instead
of REG_EBRACE) otherwise the new parser should be compatible with
the old one.

regcomp should be able to handle arbitrary pattern input if the
pattern length is limited, the only exception is the use of large
repetition counts (eg. (a{255}){255}) which require exp amount
of memory and there is no easy workaround.

fix C++ incompatibility in i386 definition of max_align_t

the C11 _Alignas keyword is not present in C++, and despite it being
in the reserved namespace and thus reasonable to support even in
non-C11 modes, compilers seem to fail to support it.

add _DEFAULT_SOURCE feature profile as an alias for _BSD_SOURCE

as a result of commit ab8f6a6e42ff893041f7545a23e6d6a0edde07fb, this
definition is now equivalent to the actual "default profile" which
appears immediately below in features.h, and which defines both
_BSD_SOURCE and _XOPEN_SOURCE.

the intent of providing a _DEFAULT_SOURCE, which glibc also now
provides, is to give applications a way to "get back" the default
feature profile when it was lost either by compiler flags that inhibit
it (such as -std=c99) or by library-provided predefined macros (such
as -D_POSIX_C_SOURCE=200809L) which may inhibit exposure of features
that were otherwise visible by default and which the application may
need. without _DEFAULT_SOURCE, the application had encode knowledge of
a particular libc's defaults, and such knowledge was fragile and
subject to bitrot.

eventually the names _GNU_SOURCE and _BSD_SOURCE should be phased out
in favor of the more-descriptive and more-accurate _ALL_SOURCE and
_DEFAULT_SOURCE, leaving the old names as aliases but using the new
ones internally. however this is a more invasive change that would
require extensive regression testing, so it is deferred.

fix _ALL_SOURCE logic to avoid possible redefinition of _GNU_SOURCE

this could be an error if _GNU_SOURCE was already defined differently
by the application.

fix places where _BSD_SOURCE failed to yield a superset of _XOPEN_SOURCE

the vast majority of these failures seem to have been oversights at
the time _BSD_SOURCE was added, or perhaps shortly afterward. the one
which may have had some reason behind it is omission of setpgrp from
the _BSD_SOURCE feature profile, since the standard setpgrp interface
conflicts with a legacy (pre-POSIX) BSD interface by the same name.
however, such omission is not aligned with our general policy in this
area (for example, handling of similar _GNU_SOURCE cases) and should
not be preserved.

fix exp10l.c to include float.h

the previous commit was a no op in exp10l because LDBL_* macros
were implicitly 0 (the preprocessor does not warn about undefined
symbols).

prune math code on archs with binary64 long double

__polevll, __p1evll and exp10l were provided on archs when long double
is the same as double. The first two were completely unused and exp10l
can be a wrapper around exp10.

add new F_OFD_* macros to fcntl.h (open file description locks)

open file description locks are inherited across fork and only auto
dropped after the last fd of the file description is closed, they can be
used to synchronize between threads that open separate file descriptions
for the same file.

new in linux 3.15 commit 0d3f7a2dd2f5cf9642982515e020c1aee2cf7af6

add C11 thread creation and related thread functions

based on patch by Jens Gustedt.

the main difficulty here is handling the difference between start
function signatures and thread return types for C11 threads versus
POSIX threads. pointers to void are assumed to be able to represent
faithfully all values of int. the function pointer for the thread
start function is cast to an incorrect type for passing through
pthread_create, but is cast back to its correct type before calling so
that the behavior of the call is well-defined.

changes to the existing threads implementation were kept minimal to
reduce the risk of regressions, and duplication of code that carries
implementation-specific assumptions was avoided for ease and safety of
future maintenance.

add C11 condition variable functions

Because of the clear separation for private pthread_cond_t these
interfaces are quite simple and direct.

add C11 mutex functions

add C11 thread functions operating on tss_t and once_flag

These all have POSIX equivalents, but aside from tss_get, they all
have minor changes to the signature or return value and thus need to
exist as separate functions.

add threads.h and needed per-arch types for mtx_t and cnd_t

based on patch by Jens Gustedt.

mtx_t and cnd_t are defined in such a way that they are formally
"compatible types" with pthread_mutex_t and pthread_cond_t,
respectively, when accessed from a different translation unit. this
makes it possible to implement the C11 functions using the pthread
functions (which will dereference them with the pthread types) without
having to use the same types, which would necessitate either namespace
violations (exposing pthread type names in threads.h) or incompatible
changes to the C++ name mangling ABI for the pthread types.

for the rest of the types, things are much simpler; using identical
types is possible without any namespace considerations.

use weak symbols for the POSIX functions that will be used by C threads

The intent of this is to avoid name space pollution of the C threads
implementation.

This has two sides to it. First we have to provide symbols that wouldn't
pollute the name space for the C threads implementation. Second we have
to clean up some internal uses of POSIX functions such that they don't
implicitly drag in such symbols.

add C11 timespec_get function, with associated time.h changes for C11

based on patch by Jens Gustedt for inclusion with C11 threads
implementation, but committed separately since it's independent of
threads.

fix non-static dummy function that slipped in with locale implementation

fix macros for LFS *64_t types in sys/stat.h, sys/types.h, glob.h

there is no blksize64_t (blksize_t is always long) but there are
fsblkcnt64_t and fsfilcnt64_t types in sys/stat.h and sys/types.h.
and glob.h missed glob64_t.

add missing legacy LFS *64 symbol aliases

versionsort64, aio*64 and lio*64 symbols were missing, they are
only needed for glibc ABI compatibility, on the source level
dirent.h and aio.h already redirect them.

fix memory leak in regexec when input contains illegal sequence

fix off-by-one in bounds check in fpathconf

this error resulted in an out-of-bounds read, as opposed to a reported
error, when calling the function with an argument one greater than the
max valid index.

fix potential read past end of buffer in getnameinfo service name lookup

if the loop stopped due to reaching the end of the string, the
subsequent increment could possibly move the position one past the end
of the buffer. no further writes happen, the reads cannot fault anyway
unless the stack completely lacks any zero bytes, and reading junk
should not yield an incorrect result from the function either.
nonetheless the code was wrong and needs to be fixed.

remove incorrect and useless check in network service name lookup code

the condition was probably intended to be !*p rather than !p, but
neither is needed here. the subsequent code naturally handles the case
where it's already at end of string.

fix case mapping for U+00DF (ß)

U+00DF ('ß') has had an uppercase form (U+1E9E) available since
Unicode 5.1, but Unicode lacks the case mappings for it due to
stability policy. when I added support for the new character in commit
1a63a9fc30e7a1f1239e3cedcb5041e5ec1c5351, I omitted the mapping in the
lowercase-to-uppercase direction. this choice was not based on any
actual information, only assumptions.

this commit adds bidirectional case mappings between U+00DF and
U+1E9E, and removes the special-case hack that allowed U+00DF to be
identified as lowecase despite lacking a mapping. aside from strong
evidence that this is the "right" behavior for real-world usage of
these characters, several factors informed this decision:

- the other "potentially correct" mapping, to "SS", is not
  representable in the C case-mapping system anyway.

- leaving one letter in lowercase form when transforming a string to
  uppercase is obviously wrong.

- having a character which is nominally lowercase but which is fixed
  under case mapping violates reasonable invariants.

make non-waiting paths of sem_[timed]wait and pthread_join cancelable

per POSIX these functions are both cancellation points, so they must
act on any cancellation request which is pending prior to the call.
previously, only the code path where actual waiting took place could
act on cancellation.

remove an extra layer of buffer copying in getnameinfo reverse dns

the outer getnameinfo function already has a properly-sized temporary
buffer for storing the reverse dns (ptr) result. there is no reason
for the callback to use a secondary buffer and copy it on success, and
doing so potentially expanded the impact of the dn_expand bug that was
fixed in commit 49d2c8c6bcf8c926e52c7f510033b6adc31355f5.

this change reduces the code size by a small amount, and also reduces
the run-time stack space requirements by about 256 bytes.

fix multiple stdio functions' behavior on zero-length operations

previously, fgets, fputs, fread, and fwrite completely omitted locking
and access to the FILE object when their arguments yielded a zero
length read or write operation independent of the FILE state. this
optimization was invalid; it wrongly skipped marking the stream as
byte-oriented (a C conformance bug) and exposed observably missing
synchronization (a POSIX conformance bug) where one of these functions
could wrongly complete despite another thread provably holding the
lock.

suppress null termination when fgets reads EOF with no data

the C standard requires that "the contents of the array remain
unchanged" in this case.

this patch also changes the behavior on read errors, but in that case
"the array contents are indeterminate", so the application cannot
inspect them anyway.

fix dn_expand empty name handling and offsets to 0

Empty name was rejected in dn_expand since commit
56b57f37a46dab432247bf29d96fcb11fbd02a6d
which is a regression as reported by Natanael Copa.

Furthermore if an offset pointer in a compressed name
pointed to a terminating 0 byte (instead of a label)
the returned name was not null terminated.

add static_assert and hide noreturn, alignas, alignof from C++

add static_assert and protect the other new C11 keyword macros
with #ifndef __cplusplus so they don't conflict with C++ keywords.

add C11 floating-point characteristic macros to float.h

C11 introduced *_DECIMAL_DIG and *_HAS_SUBNORM macros.

add malloc_usable_size function and non-stub malloc.h

this function is needed for some important practical applications of
ABI compatibility, and may be useful for supporting some non-portable
software at the source level too.

I was hesitant to add a function which imposes any constraints on
malloc internals; however, it turns out that any malloc implementation
which has realloc must already have an efficient way to determine the
size of existing allocations, so no additional constraint is imposed.

for now, some internal malloc definitions are duplicated in the new
source file. if/when malloc is refactored to put them in a shared
internal header file, these could be removed.

since malloc_usable_size is conventionally declared in malloc.h, the
empty stub version of this file was no longer suitable. it's updated
to provide the standard allocator functions, nonstandard ones (even if
stdlib.h would not expose them based on the feature test macros in
effect), and any malloc-extension functions provided (currently, only
malloc_usable_size).

refrain from spinning on locks when there is already a waiter

if there is already a waiter for a lock, spinning on the lock is
essentially an attempt to steal it from whichever waiter would obtain
it via any priority rules in place, and is therefore undesirable. in
the current implementation, there is always an inherent race window at
unlock during which a newly-arriving thread may steal the lock from
the existing waiters, but we should aim to keep this window minimal
rather than enlarging it.

spin before waiting on futex in mutex and rwlock lock operations

spin in sem_[timed]wait before performing futex wait

empirically, this increases the maximum rate of wait/post operations
between two threads by 20-150 times on machines I tested, including
x86 and arm. conceptually, it makes sense to do some spinning because
semaphores are intended to be usable as a notification mechanism
between threads, not just as locks, and low-latency notification is a
valuable property to have.

fix build error on arm due to new a_spin code

this was broken by commit ea818ea8340c13742a4f41e6077f732291aea4bc.

sanitize number of spins in userspace before futex wait

the previous spin limit of 10000 was utterly unreasonable.
empirically, it could consume up to 200000 cycles, whereas a failed
futex wait (EAGAIN) typically takes 1000 cycles or less, and even a
true wait/wake round seems much less expensive.

the new counts (100 for general wait, 200 in barrier) were simply
chosen to be in the range of what's reasonable without having adverse
effects on casual micro-benchmark tests I have been running. they may
still be too high, from a standpoint of not wasting cpu cycles, but at
least they're a lot better than before. rigorous testing across
different archs and cpu models should be performed at some point to
determine whether further adjustments should be made.

add working a_spin() atomic for non-x86 targets

conceptually, a_spin needs to be at least a compiler barrier, so the
compiler will not optimize out loops (and the load on each iteration)
while spinning. it should also be a memory barrier, or the spinning
thread might keep spinning without noticing stores from other threads,
thus delaying for longer than it should.

ideally, an optimal a_spin implementation that avoids unnecessary
cache/memory contention should be chosen for each arch, but for now,
the easiest thing is to perform a useless a_cas on the calling
thread's stack.