add {MSG,SEM,SHM}_STAT_ANY from linux v4.17

introduced to stat ipc objects without permission checks since the
info is available in /proc/sysvipc anyway, new in linux commits
23c8cec8cf679b10997a512abb1e86f0cedc42ba
a280d6dc77eb6002f269d58cd47c7c7e69b617b6
c21a6970ae727839a2f300cd8dd957de0d0238c3

add MAP_FIXED_NOREPLACE from linux v4.17

to map at a fixed address without unmapping underlying mappings
(fails with EEXIST unlike MAP_FIXED), new in linux commits
4ed28639519c7bad5f518e70b3284c6e0763e650 and
a4ff8e8620d3f4f50ac4b41e8067b7d395056843.

powerpc: add pkey syscall numbers from linux v4.16

add pkey_mprotect, pkey_alloc, pkey_free syscall numbers,
new in linux commits 3350eb2ea127978319ced883523d828046af4045
and 9499ec1b5e82321829e1c1510bcc37edc20b6f38

aarch64: add HWCAP_ASIMDFHM from linux v4.16

armv8.4 fp mul instructions.
added in commit 3b3b681097fae73b7f5dcdd42db6cfdf32943d4c

sys/ptrace.h: add PTRACE_SECCOMP_GET_METADATA from linux v4.16

to get seccomp state for checkpoint restore.
added in linux commit 26500475ac1b499d8636ff281311d633909f5d20

struct tag follows the glibc api and ptrace_peeksiginfo_args
got changed too accordingly.

netinet/if_ether.h: add ETH_TLEN from linux v4.16

octets in ethernet type field
added in linux commit 4bbb3e0e8239f9079bf1fe20b3c0cb598714ae61

netinet/if_ether.h: add ETH_P_ERSPAN2 from linux v4.16

protocol number for erspan v2 support
added in linux commit f551c91de262ba36b20c3ac19538afb4f4507441

sys/epoll.h: add EPOLLNVAL from linux v4.16

added to uapi in commit 65aaf87b3aa2d049c6b9fd85221858a895df3393
used since commit a9a08845e9acbd224e4ee466f5c1275ed50054e8,
which renamed POLL* to EPOLL* in the kernel.

add m68k port

three ABIs are supported: the default with 68881 80-bit fpu format and
results returned in floating point registers, softfloat-only with the
same format, and coldfire fpu with IEEE single/double only. only the
first is tested at all, and only under qemu which has fpu emulation
bugs.

basic functionality smoke tests have been performed for the most
common arch-specific breakage via libc-test and qemu user-level
emulation. some sysvipc failures remain, but are shared with other big
endian archs and will be fixed separately.

add support for m68k 80-bit long double variant

since x86 and m68k are the only archs with 80-bit long double and each
has mandatory endianness, select the variant via endianness.
differences are minor: apparently just byte order and representation
of infinities. the m68k format is not well-documented anywhere I could
find, so if other differences are found they may require additional
changes later.

add missing m68k relocation types in elf.h

fix TLS layout of TLS variant I when there is a gap above TP

In TLS variant I the TLS is above TP (or above a fixed offset from TP)
but on some targets there is a reserved gap above TP before TLS starts.

This matters for the local-exec tls access model when the offsets of
TLS variables from the TP are hard coded by the linker into the
executable, so the libc must compute these offsets the same way as the
linker.  The tls offset of the main module has to be

alignup(GAP_ABOVE_TP, main_tls_align).

If there is no TLS in the main module then the gap can be ignored
since musl does not use it and the tls access models of shared
libraries are not affected.

The previous setup only worked if (tls_align & -GAP_ABOVE_TP) == 0
(i.e. TLS did not require large alignment) because the gap was
treated as a fixed offset from TP.  Now the TP points at the end
of the pthread struct (which is aligned) and there is a gap above
it (which may also need alignment).

The fix required changing TP_ADJ and __pthread_self on affected
targets (aarch64, arm and sh) and in the tlsdesc asm the offset to
access the dtv changed too.

fix output size handling for multi-unicode-char big5-hkscs characters

since this iconv implementation's output is stateless, it's necessary
to know before writing anything to the output buffer whether the
conversion of the current input character will fit.

previously we used a hard-coded table of the output size needed for
each supported output encoding, but failed to update the table when
adding support for conversion to jis-based encodings and again when
adding separate encoding identifiers for implicit-endianness utf-16/32
and ucs-2/4 variants, resulting in out-of-bound table reads and
incorrect size checks. no buffer overflow was possible, but the
affected characters could be converted incorrectly, and iconv could
potentially produce an incorrect return value as a result.

remove the hard-coded table, and instead perform the recursive iconv
conversion to a temporary buffer, measuring the output size and
transferring it to the actual output buffer only if the whole
converted result fits.

fix iconv mapping of big5-hkscs characters that map to two unicode chars

this case is handled with a recursive call to iconv using a
specially-constructed conversion descriptor. the constant 0 was used
as the offset for utf-8, since utf-8 appears first in the charmaps
table, but the offset used needs to point into the charmap entry, past
the name/aliases at the beginning, to the byte identifying the
encoding. as a result of this error, junk was produced.

instead, call find_charmap so we don't have to hard-code a nontrivial
offset. with this change, the code has been tested and found to work
in the case of converting the affected hkscs characters to utf-8.

fix iconv conversion to UTF-32 with implicit (big) endianness

maintainer's notes:

commit 95c6044e2ae85846330814c4ac5ebf4102dbe02c split UTF-32 and
UTF-32BE but neglected to add a case for the former as a destination
encoding, resulting in it wrongly being handled by the default case.
the intent was that the value of the macro be chosen to encode "big
endian" in the low bits, so that no code would be needed, but this was
botched; instead, handle it the way UCS2 is handled.

fix iconv buffer overflow converting to legacy JIS-based encodings

maintainer's notes:

commit a223dbd27ae36fe53f9f67f86caf685b729593fc added the reverse
conversions to JIS-based encodings, but omitted the check for remining
buffer space in the case where the next character to be written was
single-byte, allowing conversion to continue past the end of the
destination buffer.

make linking of thread-start with explicit scheduling conditional

the wrapper start function that performs scheduling operations is
unreachable if pthread_attr_setinheritsched is never called, so move
it there rather than the pthread_create source file, saving some code
size for static-linked programs.

improve design of thread-start with explicit scheduling attributes

eliminate the awkward startlock mechanism and corresponding fields of
the pthread structure that were only used at startup.

instead of having pthread_create perform the scheduling operations and
having the new thread wait for them to be completed, start the new
thread with a wrapper start function that performs its own scheduling,
sending the result code back via a futex. this way the new thread can
use storage from the calling thread's stack rather than permanent
fields in the pthread structure.

clean up and reduce size of internal pthread structure

over time the pthread structure has accumulated a lot of cruft taking
up size. this commit removes unused fields and packs booleans and
other small data more efficiently. changes which would also require
changing code are not included at this time.

non-volatile booleans are packed as unsigned char bitfield members.

the canceldisable and cancelasync fields need volatile qualification
due to how they're accessed from the cancellation signal handler and
cancellable syscalls called from signal handlers. since volatile
bitfield semantics are not clearly defined, discrete char objects are
used instead.

the pid field is completely removed; it has been unused since commit
83dc6eb087633abcf5608ad651d3b525ca2ec35e.

the tid field's type is changed to int because its use is as a value
in futexes, which are defined as plain int. it has no conceptual
relationship to pid_t. also, its position is not ABI.

startlock is reduced to a length-1 array. the second element was
presumably intended as a waiter count, but it was never used and made
no sense, since there is at most one waiter.

improve joinable/detached thread state handling

previously, some accesses to the detached state (from pthread_join and
pthread_getattr_np) were unsynchronized; they were harmless in
programs with well-defined behavior, but ugly. other accesses (in
pthread_exit and pthread_detach) were synchronized by a poorly named
"exitlock", with an ad-hoc trylock operation on it open-coded in
pthread_detach, whose only purpose was establishing protocol for which
thread is responsible for deallocation of detached-thread resources.

instead, use an atomic detach_state and unify it with the futex used
to wait for thread exit. this eliminates 2 members from the pthread
structure, gets rid of the hackish lock usage, and makes rigorous the
trap added in commit 80bf5952551c002cf12d96deb145629765272db0 for
catching attempts to join detached threads. it should also make
attempt to detach an already-detached thread reliably trap.

improve pthread_exit synchronization with functions targeting tid

if the last thread exited via pthread_exit, the logic that marked it
dead did not account for the possibility of it targeting itself via
atexit handlers. for example, an atexit handler calling
pthread_kill(pthread_self(), SIGKILL) would return success
(previously, ESRCH) rather than causing termination via the signal.

move the release of killlock after the determination is made whether
the exiting thread is the last thread. in the case where it's not,
move the release all the way to the end of the function. this way we
can clear the tid rather than spending storage on a dedicated
dead-flag. clearing the tid is also preferable in that it hardens
against inadvertent use of the value after the thread has terminated
but before it is joined.

remove incorrect ESRCH error from pthread_kill

posix documents in the rationale and future directions for
pthread_kill that, since the lifetime of the thread id for a joinable
thread lasts until it is joined, ESRCH is not a correct error for
pthread_kill to produce when the target thread has exited but not yet
been joined, and that conforming applications cannot attempt to detect
this state. future versions of the standard may explicitly require
that ESRCH not be returned for this case.

use a dedicated futex object for pthread_join instead of tid field

the tid field in the pthread structure is not volatile, and really
shouldn't be, so as not to limit the compiler's ability to reorder,
merge, or split loads in code paths that may be relevant to
performance (like controlling lock ownership).

however, use of objects which are not volatile or atomic with futex
wait is inherently broken, since the compiler is free to transform a
single load into multiple loads, thereby using a different value for
the controlling expression of the loop and the value passed to the
futex syscall, leading the syscall to block instead of returning.

reportedly glibc's pthread_join was actually affected by an equivalent
issue in glibc on s390.

add a separate, dedicated join_futex object for pthread_join to use.

optimize sigisemptyset

the static const zero set ended up getting put in bss instead of
rodata, wasting writable memory, and the call to memcmp was
size-inefficient. generally for nonstandard extension functions we try
to avoid poking at any internals directly, but the way the zero set
was setup was arguably already doing so.

avoid excessive stack usage in getcwd

to support the GNU extension of allocating a buffer for getcwd's
result when a null pointer is passed without incurring a link
dependency on free, we use a PATH_MAX-sized buffer on the stack and
only duplicate it to allocated storage after the operation succeeds.
unfortunately this imposed excessive stack usage on all callers,
including those not making use of the GNU extension.

instead, use a VLA to make stack allocation conditional.

work around arm gcc's rejection of r7 asm constraints in thumb mode

in thumb mode, r7 is the ABI frame pointer register, and unless frame
pointer is disabled, gcc insists on treating it as a fixed register,
refusing to spill it to satisfy constraints. unfortunately, r7 is also
used in the syscall ABI for passing the syscall number.

up til now we just treated this as a requirement to disable frame
pointer when generating code as thumb, but it turns out gcc forcibly
enables frame pointer, and the fixed register constraint that goes
with it, for functions which contain VLAs. this produces an
unacceptable arch-specific constraint that (non-arm-specific) source
files making syscalls cannot use VLAs.

as a workaround, avoid r7 register constraints when producing thumb
code and instead save/restore r7 in a temp register as part of the asm
block. at some point we may want/need to support armv6-m/thumb1, so
the asm has been tweaked to be thumb1-compatible while also
near-optimal for thumb2: it allows the temp and/or syscall number to
be in high registers (necessary since r0-r5 may all be used for
syscalll args) and in thumb2 mode allows the syscall number to be an
8-bit immediate.

getopt_long_only: don't prefix-match long-options that match short ones

for getopt_long, partial (prefix) matches of long options always begin
with "--" and thus can never be ambiguous with a short option. for
getopt_long_only, though, a single-character option can match both a
short option and as a prefix for a long option. in this case, we
wrongly interpreted it as a prefix for the long option.

introduce a new pass, only in long-only mode, to check the prefix
match against short options before accepting it. the only reason
there's a slightly nontrivial loop being introduced rather than strchr
is that our getopt already supports multibyte short options, and
getopt_long_long should handle them consistently. a temp buffer and
strstr could have been used, but the code to set it up would be just
as large as what's introduced here and it would unnecessarily pull in
relatively large code for strstr.

reintroduce hardening against partially-replaced allocator

commit 618b18c78e33acfe54a4434e91aa57b8e171df89 removed the previous
detection and hardening since it was incorrect. commit
72141795d4edd17f88da192447395a48444afa10 already handled all that
remained for hardening the static-linked case. in the dynamic-linked
case, have the dynamic linker check whether malloc was replaced and
make that information available.

with these changes, the properties documented in commit
c9f415d7ea2dace5bf77f6518b6afc36bb7a5732 are restored: if calloc is
not provided, it will behave as malloc+memset, and any of the
memalign-family functions not provided will fail with ENOMEM.

return chunks split off by memalign using __bin_chunk instead of free

this change serves multiple purposes:

1. it ensures that static linking of memalign-family functions will
pull in the system malloc implementation, thereby causing link errors
if an attempt is made to link the system memalign functions with a
replacement malloc (incomplete allocator replacement).

2. it eliminates calls to free that are unpaired with allocations,
which are confusing when setting breakpoints or tracing execution.

as a bonus, making __bin_chunk external may discourage aggressive and
unnecessary inlining of it.

using malloc implementation types/macros/idioms for memalign

the generated code should be mostly unchanged, except for explicit use
of C_INUSE in place of copying the low bits from existing chunk
headers/footers.

these changes also remove mild UB due to dubious arithmetic on
pointers into imaginary size_t[] arrays.

move malloc implementation types and macros to an internal header

revert detection of partially-replaced allocator

commit c9f415d7ea2dace5bf77f6518b6afc36bb7a5732 included checks to
make calloc fallback to memset if used with a replaced malloc that
didn't also replace calloc, and the memalign family fail if free has
been replaced. however, the checks gave false positives for
replacement whenever malloc or free resolved to a PLT entry in the
main program.

for now, disable the checks so as not to leave libc in a broken state.
this means that the properties documented in the above commit are no
longer satisfied; failure to replace calloc and the memalign family
along with malloc is unsafe if they are ever called.

the calloc checks were correct but useless for static linking. in both
cases (simple or full malloc), calloc and malloc are in a source file
together, so replacement of one but not the other would give linking
errors. the memalign-family check was useful for static linking, but
broken for dynamic as described above, and can be replaced with a
better link-time check.

setvbuf: minor comment typo fix

arm: use a_ll/a_sc atomics when building for ARMv6T2

ARMv6 cores with support for Thumb2 can take advantage of the "ldrex"
and "strex" based implementations of a_ll and a_sc.

arm: respect both __ARM_ARCH_6KZ__ and __ARM_ARCH_6ZK__ macros

__ARM_ARCH_6ZK__ is a gcc specific historical typo which may not be
defined by other compilers.

  https://gcc.gnu.org/ml/gcc-patches/2015-07/msg02237.html

To avoid unexpected results when building for ARMv6KZ with clang, the
correct form of the macro (ie 6KZ) needs to be tested. The incorrect
form of the macro (ie 6ZK) still needs to be tested for compatibility
with pre-2015 versions of gcc.

provide optimized a_ctz_32 for arm

Provide an ARM specific a_ctz_32 helper function for architecture
versions for which it can be implemented efficiently via the "rbit"
instruction (ie all Thumb-2 capable versions of ARM v6 and above).

remove a_ctz_l from arch specific atomic_arch.h

Update atomic.h to provide a_ctz_l in all cases (atomic_arch.h should
now only provide a_ctz_32 and/or a_ctz_64).

The generic version of a_ctz_32 now takes advantage of a_clz_32 if
available and the generic a_ctz_64 now makes use of a_ctz_32.

fix out of bounds write for zero length buffer in gethostname

add support for caller-provided buffers to setvbuf

clean up allocation/setup logic for open_[w]memstream

bring these functions up to date with the current idioms we use/prefer
in fmemopen and fopencookie.

clean up allocation/setup logic for fmemopen

rather than manually performing pointer arithmetic to carve multiple
objects out of one allocation, use a containing struct that
encompasses them all.

minor cleanup in fopencookie

assign entire struct rather than member-at-a-time. don't repeat buffer
sizes; always use sizeof to ensure consistency.

allow interposition/replacement of allocator (malloc)

replacement is subject to conditions on the replacement functions.
they may only call functions which are async-signal-safe, as specified
either by POSIX or as an implementation-defined extension. if any
allocator functions are replaced, at least malloc, realloc, and free
must be provided. if calloc is not provided, it will behave as
malloc+memset. any of the memalign-family functions not provided will
fail with ENOMEM.

in order to implement the above properties, calloc and __memalign
check that they are using their own malloc or free, respectively.
choice to check malloc or free is based on considerations of
supporting __simple_malloc. in order to make this work, calloc is
split into separate versions for __simple_malloc and full malloc;
commit ba819787ee93ceae94efd274f7849e317c1bff58 already did most of
the split anyway, and completing it saves an extra call frame.

previously, use of -Bsymbolic-functions made dynamic interposition
impossible. now, we are using an explicit dynamic-list, so add
allocator functions to the list. most are not referenced anyway, but
all are added for completeness.

refactor flockfile not to duplicate lock mechanism logic

fix stdio lock dependency on read-after-free not faulting

instead of using a waiters count, add a bit to the lock field
indicating that the lock may have waiters. threads which obtain the
lock after contending for it will perform a potentially-spurious wake
when they release the lock.

remove unused __brk function/source file

commit e3bc22f1eff87b8f029a6ab31f1a269d69e4b053 removed all references
to __brk.

enable reclaim_gaps for fdpic

the existing laddr function for fdpic cannot translate ELF virtual
addresses outside of the LOAD segments to runtime addresses because
the fdpic loadmap only covers the logically-mapped part. however the
whole point of reclaim_gaps is to recover the slack space up to the
page boundaries, so it needs to work with such addresses.

add a new laddr_pg function that accepts any address in the page range
for the LOAD segment by expanding the loadmap records out to page
boundaries. only use the new version for reclaim_gaps, so as not to
impact performance of other address lookups.

also, only use laddr_pg for the start address of a gap; the end
address lies one byte beyond the end, potentially in a different page
where it would get mapped differently. instead of mapping end, apply
the length (end-start) to the mapped value of start.

comment __malloc_donate overflow logic

ldso, malloc: implement reclaim_gaps via __malloc_donate

Split 'free' into unmap_chunk and bin_chunk, use the latter to introduce
__malloc_donate and use it in reclaim_gaps instead of calling 'free'.

malloc: fix an over-allocation bug

Fix an instance where realloc code would overallocate by OVERHEAD bytes
amount. Manually arrange for reuse of memcpy-free-return exit sequence.

use explicit dynamic-list rather than symbolic-functions for linking

we have always bound symbols at libc.so link time rather than runtime
to minimize startup-time relocations and overhead of calls through the
PLT, and possibly also to preclude interposition that would not work
correctly anyway if allowed. historically, binding at link-time was
also necessary for the dynamic linker to work, but the dynamic linker
bootstrap overhaul in commit f3ddd173806fd5c60b3f034528ca24542aecc5b9
made it unnecessary.

our use of -Bsymbolic-functions, rather than -Bsymbolic, was chosen
because the latter is incompatible with public global data; it makes
it incompatible with copy relocations in the main program. however,
not all global data needs to be public. by using --dynamic-list
instead with an explicit list, we can reduce the number of symbolic
relocations left for runtime.

this change will also allow us to permit interposition of specific
functions (e.g. the allocator) if/when we want to, by adding them to
the dynamic list.

fix return value of nice function

the Linux SYS_nice syscall is unusable because it does not return the
newly set priority. always use SYS_setpriority. also avoid overflows
in addition of inc by handling large inc values directly without
examining the old nice value.

optimize malloc0

Implementation of __malloc0 in malloc.c takes care to preserve zero
pages by overwriting only non-zero data. However, malloc must have
already modified auxiliary heap data just before and beyond the
allocated region, so we know that edge pages need not be preserved.

For allocations smaller than one page, pass them immediately to memset.
Otherwise, use memset to handle partial pages at the head and tail of
the allocation, and scan complete pages in the interior. Optimize the
scanning loop by processing 16 bytes per iteration and handling rest of
page via memset as soon as a non-zero byte is found.

fix incorrect results for catan with some inputs

the catan implementation from OpenBSD includes a FIXME-annotated
"overflow" branch that produces a meaningless and incorrect
large-magnitude result. it was reachable via three paths,
corresponding to gotos removed by this commit, in order:

1. pure imaginary argument with imaginary component greater than 1 in
   magnitude. this case does not seem at all exceptional and is
   handled (at least with the quality currently expected from our
   complex math functions) by the existing non-exceptional code path.

2. arguments on the unit circle, including the pure-real argument 1.0.
   these are not exceptional except for ±i, which should produce
   results with infinite imaginary component and which lead to
   computation of atan2(±0,0) in the existing non-exceptional code
   path. such calls to atan2() however are well-defined by POSIX.

3. the specific argument +i. this route should be unreachable due to
   the above (2), but subtle rounding effects might have made it
   possible in rare cases. continuing on the non-exceptional code path
   in this case would lead to computing the (real) log of an infinite
   argument, then producing a NAN when multiplying it by I.

for now, remove the exceptional code paths entirely. replace the
multiplication by I with construction of a complex number using the
CMPLX macro so that the NAN issue (3) prevented cannot arise.

with these changes, catan should give reasonably correct results for
real arguments, and should no longer give completely-wrong results for
pure-imaginary arguments outside the interval (-i,+i).

fix wrong result in casin and many related complex functions

the factor of -i noted in the comment at the top of casin.c was
omitted from the actual code, yielding a result rotated 90 degrees and
propagating into errors in other functions defined in terms of casin.

implement multiplication by -i as a rotation of the real and imaginary
parts of the result, rather than by actual multiplication, since the
latter cannot be optimized without knowledge that the operand is
finite. here, the rotation is the actual intent, anyway.

implement wcsftime padding specifier extensions

Commit 8a6bd7307da3fc4d08dd6a9277b611ccb4971354 added support for
padding specifier extensions to strftime, but did not modify wcsftime.
In the process, it added a parameter to __strftime_fmt_1 in strftime.c,
but failed to update the prototype in wcsftime.c. This was found by
compiling musl with LTO:

    src/time/wcsftime.c:7:13: warning: type of '__strftime_fmt_1' does \
        not match original declaration [-Wlto-type-mismatch]

Fix the prototype of __strftime_fmt_1 in wcsftime.c, and generate the
'pad' argument the same way as it is done in strftime.

prevent bypass of guarantee that suids start with fd 0/1/2 open

it was reported by Erik Bosman that poll fails without setting revents
when the nfds argument exceeds the current value for RLIMIT_NOFILE,
causing the subsequent open calls to be bypassed. if the rlimit is
either 1 or 2, this leaves fd 0 and 1 potentially closed but openable
when the application code is reached.

based on a brief reading of the poll syscall documentation and code,
it may be possible for poll to fail under other attacker-controlled
conditions as well. if it turns out these are reasonable conditions
that may happen in the real world, we may have to go back and
implement fallbacks to probe each fd individually if poll fails, but
for now, keep things simple and treat all poll failures as fatal.

fix fmaf wrong result

if double precision r=x*y+z is not a half way case between two single
precision floats or it is an exact result then fmaf returns (float)r.

however the exactness check was wrong when |x*y| < |z| and could cause
incorrectly rounded result in nearest rounding mode when r is a half
way case.

fmaf(-0x1.26524ep-54, -0x1.cb7868p+11, 0x1.d10f5ep-29)
was incorrectly rounded up to 0x1.d117ap-29 instead of 0x1.d1179ep-29.
(exact result is 0x1.d1179efffffffecp-29, r is 0x1.d1179fp-29)

fix default feature profile in tar.h

commit d93c0740d86aaf7043e79b942a6c0b3f576af4c8 added use of feature
test macros without including features.h, causing a definition that
should be exposed in the default profile, TSVTX, to appear only when
_XOPEN_SOURCE or higher is explicitly defined.

adjust makefile target-specific CFLAGS rules to be more robust & complete

previously, MEMOPS_SRCS failed to include arch-specific replacement
files for memcpy, etc., omitting CFLAGS_MEMOPS and thereby potentially
causing build failure if an arch provided C (rather than asm)
replacements for these files.

instead of trying to explicitly include all the files that might have
arch replacements, which is prone to human error, extract final names
to be used out of $(LIBC_OBJS), where the rules for arch replacements
have already been applied. do the same for NOSSP_OBJS, using CRT_OBJS
and LDSO_OBJS rather than repeating ourselves with $(wildcard...) and
explicit pathnames again.

fix out-of-tree build of crt files with stack protector enabled

the makefile logic for these files was wrong in the out-of-tree case,
but it likely only affected the "all" level of stack protector.

explicitly use signed keyword to define intNN_t and derivative types

standing alone, both the signed and int keywords identify the same
type, a (signed) int. however the C language has an exception where,
when the lone keyword int is used to declare a bitfield, it's
implementation-defined whether the bitfield is signed or unsigned. C11
footnote 125 extends this implementation-definedness to typedefs, and
DR#315 extends it to other integer types (for which support with
bitfields is implementation-defined).

while reasonable ABIs (all the ones we support) define bitfields as
signed by default, GCC and compatible compilers offer an option
-funsigned-bitfields to change the default. while any signed types
defined without explicit use of the signed keyword are affected, the
stdint.h types, especially intNN_t, have a natural use in bitfields.
ensure that bitfields defined with these types always have the correct
signedness regardless of compiler & flags used.

see also GCC PR 83294.

fix minor namespace issues in termios.h

the output delay features (NL*, CR*, TAB*, BS*, and VT*) are
XSI-shaded. VT* is in the V* namespace reservation but the rest need
to be suppressed in base POSIX namespace.

unfortunately this change introduces feature test macro checks into
another bits header. at some point these checks should be simplified
by having features.h handle the "FTM X implies Y" relationships.

remove spurious const keyword in sigqueue declaration

this must have been taken from POSIX without realizing that it was
meaningless. the resolution to Austin Group issue #844 removed it from
the standard.

fix minor namespace issue in unistd.h

the F_* macros associated with the lockf function are XSI-shaded (like
the lockf function itself) and should only be exposed when the
function is.

fix minor namespace issue in tar.h

TSVTX is XSI-shaded.

fix minor namespace issues in limits.h

PAGE_SIZE, NZERO, and NL_LANGMAX are XSI-shaded.

use PAGESIZE rather than PAGE_SIZE in user.h bits

align with commit c9c2cd3e6955cb1d57b8be01d4b072bf44058762.

reverse definition dependency between PAGESIZE and PAGE_SIZE

PAGESIZE is actually the version defined in POSIX base, with PAGE_SIZE
being in the XSI option. use PAGESIZE as the underlying definition to
facilitate making exposure of PAGE_SIZE conditional.

fix nl_langinfo_l(CODESET, loc) reporting wrong locale's value

use of MB_CUR_MAX encoded a hidden dependency on the currently active
locale for the calling thread, whereas nl_langinfo_l is supposed to
report for the locale passed as an argument.

add public interface headers to implementation files

general policy is that all source files defining a public API or an
ABI mechanism referenced by a public header should include the public
header that declares the interface, so that the compiler or analysis
tools can check the consistency of the declarations. Alexander Monakov
pointed out a number of violations of this principle a few years back.
fix them now.

fix aliasing violations in fgetpos/fsetpos

add a member of appropriate type to the fpos_t union so that accesses
are well-defined. use long long instead of off_t since off_t is not
always exposed in stdio.h and there's no namespace-clean alias for it.

access is still performed using pointer casts rather than by naming
the union member as a matter of style; to the extent possible, the
naming of fields in opaque types defined in the public headers is not
treated as an API contract with the implementation. access via the
pointer cast is valid as long as the union has a member of matching
type.

use idiomatic safe form for FUNLOCK macro

previously this macro used an odd if/else form instead of the more
idiomatic do/while(0), making it unsafe against omission of trailing
semicolon. the omission would make the following statement conditional
instead of producing an error.

in vswprintf, initialize the FILE rather than memset-and-assign

this is the idiom that's used elsewhere and should be more efficient
or at least no worse.

remove unused MIN macro from getdelim source file

remove useless null check before call to free in fclose

remove useless and confusing parentheses in stdio __towrite function

they seem to be relics of e3cd6c5c265cd481db6e0c5b529855d99f0bda30
where this code was refactored from a check that previously masked
against (F_ERR|F_NOWR) instead of just F_NOWR.

avoid use of readv syscall in __stdio_read backend when not needed

formally, calling readv with a zero-length first iov component should
behave identically to calling read on just the second component, but
presence of a zero-length iov component has triggered bugs in some
kernels and performs significantly worse than a simple read on some
file types.

consistently return number of bytes read from stdio read backend

the stdio FILE read backend's return type is size_t, not ssize_t, and
all of the special (non-fd-backed) FILE types already return the
number of bytes read (zero) on error or eof. only __stdio_read leaked
a syscall error return into its return value.

fread had a workaround for this behavior going all the way back to the
original check-in. remove the workaround since it's no longer needed.

remove obfuscated flags bit-twiddling logic in __stdio_read

replace with simple conditional that doesn't rely on assumption that
cnt is either 0 or -1.

fix getopt wrongly treating colons in optstring as valid option chars

the ':' in optstring has special meaning as a flag applying to the
previous option character, or to getopt's error handling behavior when
it appears at the beginning. don't also accept a "-:" option based on
its presence.

add getentropy function

based loosely on patch by Hauke Mehrtens; converted to wrap the public
API of the underlying getrandom function rather than direct syscalls,
so that if/when a fallback implementation of getrandom is added it
will automatically get picked up by getentropy too.

add getrandom syscall wrapper

This syscall is available since Linux 3.17 and was also implemented in
glibc in version 2.25 using the same interfaces.

aarch64: add sve_context struct and related defines from linux v4.15

signal context definitions for scalable vector extension new in commit
d0b8cd3187889476144bd9b13bf36a932c3e7952

elf.h: add DT_SYMTAB_SHNDX

it's a recent addition to elf gabi:
http://sco.com/developers/gabi/latest/revision.html
based on discussions at
https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=15835

elf.h: syncronize DF_1_ flags with binutils

DF_1_STUB and DF_1_PIE were added in binutils-gdb commit
5c383f026242d25a3c21fdfda42e5ca218b346c8

elf.h: update NT_* coredump elf notes for linux v4.15

NT_ARM_SVE and NT_S390_RI_CB are new in linux commits
43d4da2c45b2f5d62f8a79ff7c6f95089bb24656 and
262832bc5acda76fd8f901d39f4da1121d951222
the rest are older.
musl missed NT_PRFPREG because it followed the glibc api:
https://sourceware.org/bugzilla/show_bug.cgi?id=14890

elf.h: add PPC64_OPT_LOCALENTRY

allows calling extern functions without saving r2, for details see
glibc commit 0572433b5beb636de1a49ec6b4fdab830c38cdc5

elf.h: add AT_* auxval macros for cache geometry

AT_L1I_*, AT_L1D_*, AT_L2_* and AT_L3_* were added in linux v4.11 for
powerpc in commit 98a5f361b8625c6f4841d6ba013bbf0e80d08147.

sys/prctl.h: add new PR_SVE_* macros from linux v4.15

PR_SVE_SET_VL and PR_SVE_GET_VL controls are new in linux commit
2d2123bc7c7f843aa9db87720de159a049839862
related PR_SVE_* macros were added in
7582e22038a266444eb87bc07c372592ad647439

aarch64: update hwcap.h for linux v4.15

HWCAP_SVE is new in linux commit 43994d824e8443263dc98b151e6326bf677be52e
HWCAP_SHA3, HWCAP_SM3, HWCAP_SM4, HWCAP_ASIMDDP and HWCAP_SHA512 are new in
f5e035f8694c3bdddc66ea46ecda965ee6853718

arm: add get_tls syscall from linux v4.15

for systems without tp register or kuser helper, new in linux commit
8fcd6c45f5a65621ec809b7866a3623e9a01d4ed

powerpc: update hwcap.h for linux v4.15

PPC_FEATURE2_HTM_NO_SUSPEND is new in linux commit
cba6ac4869e45cc93ac5497024d1d49576e82666
PPC_FEATURE2_DARN and PPC_FEATURE2_SCV were new in v4.12 in commit
a4700a26107241cc7b9ac8528b2c6714ff99983d

s390x: add s390_sthyi system call from v4.15

to store hypervisor information, added in linux commit
3d8757b87d7fc15a87928bc970f060bc9c6dc618

netinet/in.h: add new IPV6_FREEBIND from linux v4.15

new socekt option for AF_INET6 SOL_RAW sockets, added in linux commit
84e14fe353de7624872e582887712079ba0b2d56

netinet/tcp.h: add TCP_* socket options from linux v4.15

TCP_FASTOPEN_KEY is new in 1fba70e5b6bed53496ba1f1f16127f5be01b5fb6
TCP_FASTOPEN_NO_COOKIE is new in 71c02379c762cb616c00fd5c4ed253fbf6bbe11b

add MAP_SYNC and MAP_SHARED_VALIDATE from linux v4.15

for synchronous page faults, new in linux commit
1c9725974074a047f6080eecc62c50a8e840d050 and
b6fb293f2497a9841d94f6b57bd2bb2cd222da43
note that only targets that use asm-generic/mman.h have this new
flag defined, so undef it on other targets (mips*, powerpc*).

mips,powerpc: fix TIOCSER_TEMT in termios.h

use the same token to define TIOCSER_TEMT as is used in ioctl.h
so when both headers are included there are no redefinition warnings
during musl build.

netinet/tcp.h: add tcp_diag_md5sig struct from linux v4.14

for querying tcp md5 signing keys.
new in linux commit c03fa9bcacd9ac04595cc13f34f3445f0a5ecf13

sys/{mman,shm}.h: add {MAP,SHM}_HUGE_ macros from linux uapi

*_HUGE_SHIFT, *_HUGE_2MB, *_HUGE_1GB are documented in the man page,
so add all of the *_HUGE_* macros from linux uapi.

if MAP_HUGETLB is set, top bits of the mmap flags encode the page size.
see the linux commit aafd4562dfee81a40ba21b5ea3cf5e06664bc7f6

if SHM_HUGETLB is set, top bits of the shmget flags encode the page size.
see the linux commit 4da243ac1cf6aeb30b7c555d56208982d66d6d33

*_HUGE_16GB is defined unsigned to avoid signed left shift ub.