math: clean up inverse trigonometric functions

modifications:
* avoid unsigned->signed conversions
* removed various volatile hacks
* use FORCE_EVAL when evaluating only for side-effects
* factor out R() rational approximation instead of manual inline
* __invtrigl.h now only provides __invtrigl_R, __pio2_hi and __pio2_lo
* use 2*pio2_hi, 2*pio2_lo instead of pi_hi, pi_lo

otherwise the logic is not changed, long double versions will
need a revisit when a genaral long double cleanup happens

math: rewrite inverse hyperbolic functions to be simpler/smaller

modifications:
* avoid unsigned->signed integer conversion
* do not handle special cases when they work correctly anyway
* more strict threshold values (0x1p26 instead of 0x1p28 etc)
* smaller code, cleaner branching logic
* same precision as the old code:
    acosh(x) has up to 2ulp error in [1,1.125]
    asinh(x) has up to 1.6ulp error in [0.125,0.5], [-0.5,-0.125]
    atanh(x) has up to 1.7ulp error in [0.125,0.5], [-0.5,-0.125]

math: remove long double version of bessel functions from math.h

j0l,j1l,jnl,y0l,j1l,jnl are gnu extensions, bsd and posix do not
have them.
noone seems to use them and there is no plan to implement them any
time soon so we shouldn't declare them in math.h.

make CMPLX macros available in complex.h in non-c11 mode as well

fix double errno-decoding in the old-kernel fallback path of pipe2

this bug seems to have caused any failure by pipe2 on such systems to
set errno to 1, rather than the proper error code.

fix regressions in app compatibility from previous sys/ipc.h changes

despite glibc using __key and __seq rather than key and seq, some
applications, notably busybox, assume the names are key and seq unless
glibc is being used. and the names key and seq are really the ones
that _should_ be exposed when not attempting to present a
standards-conforming namespace; apps should not be using names that
begin with double-underscore. thus, the optimal fix is to use key and
seq as the actual names of the members when in bsd/gnu source profile,
and define macros for __key and __seq that redirect to plain key and
seq.

document self-synchronized destruction issue for stdio locking

syscall() declaration belongs in unistd.h, not sys/syscall.h

traditionally, both BSD and GNU systems have it this way.
sys/syscall.h is purely syscall number macros. presently glibc exposes
the syscall declaration in unistd.h only with _GNU_SOURCE, but that
does not reflect historical practice.

add support for ctors/dtors on arm with modern gcc

a while back, gcc switched from using the old _init/_fini fragments
method for calling ctors and dtors on arm to the __init_array and
__fini_array method. unfortunately, on glibc this depends on ugly
hacks involving making libc.so a linker script and pulling parts of
libc into the main program binary. so I cheat a little bit, and just
write asm to iterate over the init/fini arrays from the _init/_fini
asm. the same approach could be used on any arch it's needed on, but
for now arm is the only one.

page-align initial brk value used by malloc in shared libc

this change fixes an obscure issue with some nonstandard kernels,
where the initial brk syscall returns a pointer just past the end of
bss rather than the beginning of a new page. in that case, the dynamic
linker has already reclaimed the space between the end of bss and the
page end for use by malloc, and memory corruption (allocating the same
memory twice) will occur when malloc again claims it on the first call
to brk.

remove __arch_prctl alias for arch_prctl

if there's evidence of any use for it, we can add it back later. as
far as I can tell, glibc has it only for internal use (and musl uses a
direct syscall in that case rather than a function call), not for
exposing it to applications.

move new linux syscall wrapper functions to proper source dir

fix trailing whitespace issues that crept in here and there

fix invalid read in aligned_alloc

in case of mmap-obtained chunks, end points past the end of the
mapping and reading it may fault. since the value is not needed until
after the conditional, move the access to prevent invalid reads.

move signal.h REG_* macros under _GNU_SOURCE protection

they were accidentally exposed under just baseline POSIX, which is a
big namespace pollution issue. thankfully glibc only exposes them
under _GNU_SOURCE, not under any of its other options, so omitting
the pollution in the default _BSD_SOURCE profile does not hurt
application compatibility at all.

fix names of ipc_perm __key/__seq elements

previously the names were exposed as key/seq with _GNU_SOURCE and
__ipc_perm_key/__ipc_perm/seq otherwise, whereas glibc always uses
__key and __seq for the names. thus, the old behavior never matched
glibc, and the new behavior always does, regardless of feature test
macros.

for now, i'm leaving the renaming here in sys/ipc.h where it's easy to
change globally for all archs, in case something turns out to be
wrong, but eventually the names could just be incorporated directly
into the bits headers for each arch and the renaming removed.

fix sigorset/sigandset: _NSIG/8 is the size in bytes

fix F_DUPFD_CLOEXEC being defined twice

sigandset/sigorset: do not check for NULL pointers.

that way it's consistent with existing sig* functions, and saves
some code size.

fixup sigandset

fixup for fcntl.h changes

add arch_prctl syscall (amd64/x32 only)

add personality syscall

add sigandset and sigorset (needed for qemu)

add struct msgbuf to sys/msg.h

unistd.h: fix wrong type for gid_t argument

the prototype is defined with const gid_t* rather than const gid_t[].
it was already correctly defined in grp.h.

ipc.h: fix gnu aliases for key and seq in struct ipc_perm

the macro was the wrong way round, additionally GNU defines
__ prefixed versions, which are used by qemu.

add obsolete futimesat()

this function is obsolete, however it's available as a syscall
and as such qemu userspace emulation tries to forward it to the
host kernel.

bits/signal.h: add register names for x86(_64)

glibc exposes them from ucontext.h.
since that header includes signal.h, it is safe to put them
into bits/signal.h, if _GNU_SOURCE is defined.

fcntl.h: add some linux-specific F_ macros

thankfully these are all generic across archs.
the DN_ macros are for usage with F_NOTIFY.

tcp.h: add SOL_TCP, analoguous to udp.h

add more arch-specific MAP_ macros to bits/mman.h

these are also needed by qemu.

remove MAP_32 from non-x86 archs

both kernel and glibc define it only on x86(_64).

add MAP_NORESERVE to bits/mman.h

this is needed for qemu, and since it differs for each arch
it can't be circumvented easily by using a macro in CFLAGS.

remove fenv saving/loading code from setjmp/longjmp on arm

the issue is identical to the recent commit fixing the mips versions:
despite other implementations doing this, it conflicts with the
requirements of ISO C and it's a waste of time and code size.

fix inefficiency of math.h isless, etc. macros

previously, everything was going through an intermediate conversion to
long double, which caused the extern __fpclassifyl function to get
invoked, preventing virtually all optimizations of these operations.

with the new code, tests on constant float or double arguments compile
to a constant 0 or 1, and tests on non-constant expressions are
efficient. I may later add support for __builtin versions on compilers
that support them.

remove mips setjmp/longjmp code to save/restore fenv

nothing in the standard requires or even allows the fenv state to be
restored by longjmp. restoring the exception flags is not such a big
deal since it's probably valid to clobber them completely, but
restoring the rounding mode yields an observable side effect not
sanctioned by ISO C. saving/restoring it also wastes a few cycles and
16 bytes of code.

as for historical behavior, reportedly SGI IRIX did save/restore fenv,
and this is where glibc and uClibc got the behavior from. a few other
systems save/restore it too (on archs other than mips), even though
this is apparently wrong. further details are documented here:

http://www-personal.umich.edu/~williams/archive/computation/setjmp-fpmode.html

as musl aims for standards conformance rather than coddling historical
programs expecting non-conforming behavior, and as it's unlikely that
any historical programs actually depend on the incorrect behavior
(such programs would break on other archs, anyway), I'm making the
change not to save/restore fenv on mips.

add scsi headers scsi.h and sg.h

due to some historical oddity, these are considered libc headers
rather than kernel headers. the kernel used to provide them too, but
it seems modern kernels do not install them, so let's just do the
easiest thing and provide them. stripped-down versions provided by
John Spencer.

use __builtin_offsetof to implement offsetof when possible

apparently recent gcc versions have intentionally broken the
traditional definition by treating it as a non-constant expression.
the traditional definition may also be problematic for c++ programs.

use alternate argument syntax for restrict with lio_listio

for some reason I have not been able to determine, gcc 3.2 rejects the
array notation. this seems to be a gcc bug, but since it's easy to
work around, let's do the workaround and avoid gratuitously requiring
newer compilers.

fix regression in arm user.h that happened during big user.h changes

add _ALL_SOURCE as an alias for _GNU_SOURCE/enable-everything

reportedly this is a semi-common practice among some BSDs and a few
other systems, and will improve application compatibility.

feature test macros: make _GNU_SOURCE enable everything

previously, a few BSD features were enabled only by _BSD_SOURCE, not
by _GNU_SOURCE. since _BSD_SOURCE is default in the absence of other
feature test macros, this made adding _GNU_SOURCE to a project not a
purely additive feature test macro; it actually caused some features
to be suppressed.

most of the changes made by this patch actually bring musl in closer
alignment with the glibc behavior for _GNU_SOURCE. the only exceptions
are the added visibility of functions like strlcpy which were BSD-only
due to being disliked/rejected by glibc maintainers. here, I feel the
consistency of having _GNU_SOURCE mean "everything", and especially
the property of it being purely additive, are more valuable than
hiding functions which glibc does not have.

fix a couple issues in the inttypes.h PRI/SCN macros

most importantly, the format/scan macros for the [u]int_fast16_t and
[u]int_fast32_t types were defined incorrectly assuming these types
would match the native word/pointer size. this is incorrect on any
64-bit system; the "fast" types for 16- and 32-bit integers are simply
int.

another issue which was "only a warning" (despite being UB) is that
the choice of "l" versus "ll" was incorrect for 64-bit types on 64-bit
machines. while it would "work" to always use "long long" for 64-bit
types, we use "long" on 64-bit machines to match what glibc does and
what the ABI documents recommend. the macro definitions were probably
right in very old versions of musl, but became wrong when we aligned
most closely with the 'standard' ABI. checking UINTPTR_MAX is an easy
way to get the system wordsize without pulling in new headers.

finally, the useless __PRIPTR macro to allow the underlying type of
[u]intptr_t to vary has been removed. we are using "long" on all
targets, and thankfully this matches what glibc does, so I do not
envision ever needing to change it. thus, the "l" has just been
incorporated directly in the strings.

provide NSIG under _BSD_SOURCE (default) as well as _GNU_SOURCE

this fixes a regression related to the changes made to bits/signal.h
between 0.9.7 and 0.9.8 that broke some (non-portable) software.

fix ordering of shared library ctors with respect to libc init

previously, shared library constructors were being called before
important internal things like the environment (extern char **environ)
and hwcap flags (needed for sjlj to work right with float on arm) were
initialized in __libc_start_main. rather than trying to have to
dynamic linker make sure this stuff all gets initialized right, I've
opted to just defer calling shared library constructors until after
the main program's entry point is reached. this also fixes the order
of ctors to be the exact reverse of dtors, which is a desirable
property and possibly even mandated by some languages.

the main practical effect of this change is that shared libraries
calling getenv from ctors will no longer fail.

fix some restrict-qualifier mismatches in newly added interfaces

these should have little/no practical impact but they're needed for
strict conformance.

update readme and release notes for 0.9.8

remove stat member aliases from ppc-specific bits/stat.h

if these are to be supported, they belong in the main stat.h, not
repeated for each arch.

fix eventfd and inotify nonblock/cloexec flags to match arch values

fix missing limits when only _BSD_SOURCE is defined

the missing check did not affect the default profile, since it has
both _XOPEN_SOURCE and _BSD_SOURCE defined, but it did break programs
which explicitly define _BSD_SOURCE, causing it to be the only feature
test macro present.

fixup mcontext stuff to expost gregset_t/fpregset_t as appropriate

make sys/procfs.h mostly work on most archs

these structures are purely for use by trace/debug tools and tools
working with core files. the definition of fpregset_t, which was
previously here, has been removed because it was wrong; fpregset_t
should be the type used in mcontext_t, not the type used in
ptrace/core stuff.

remove microblaze user.h incorrectly copied from arm

eliminate gdb complaints about missing linux-gate.so.1

actually, the hard-coded name should be eliminated too, and replaced
by a search for the soname in the headers, but that can be done
separately later.

begin sys/user.h and sys/reg.h fixes for ports

aside from microblaze, these should be roughly correct for all archs
now. some misc junk macros and typedefs are missing, which should
probably be added for max compatibility with trace/debug tools.

fix powerpc ucontext, again..

it should now really match the kernel. some of the removed padding
corresponded to the difference between user and kernel sigset_t. the
space at the end was redundant with the uc_mcontext member and seems
to have been added as a result of misunderstanding glibc's definition
versus the kernel's.

fix termios constants on mips

sigcontext/mcontext cleanup for arch-specific bits

with these changes, the members/types of mcontext_t and related stuff
should closely match the glibc definitions. unlike glibc, however, the
definitions here avoid using typedefs as much as possible and work
directly with the underlying types, to minimize namespace pollution
from signal.h in the default (_BSD_SOURCE) profile.

this is a first step in improving compatibility with applications
which poke at context/register information -- mainly debuggers, trace
utilities, etc. additional definitions in ucontext.h and other headers
may be needed later.

if feature test macros are used to request a conforming namespace,
mcontext_t is replaced with an opaque structure of the equivalent size
and alignment; conforming programs cannot examine its contents anyway.

fix powerpc sigsetjmp asm to match the new jmp_buf size/offsets

fix powerpc setjmp/longjmp to save/restore float regs; enlarge/align jmp_buf

add missing startfiles for powerpc

fix up leftover, incorrect NSIG definitions in arch-specific signal.h

remove stuff that doesn't belong in powerpc 32-bit sigcontext

these fields were wrongly copied from the kernel's ppc64 struct def

more ppc signal.h typedef order fixes

fix misordered typedefs in ppc signal.h

ppc signal/NSIG related fix (warning fix, redefinition)

add back NSIG, removed from powerpc in last commit, but for all archs

unlike the previous definition, NSIG/_NSIG is supposed to be one more
than the highest signal number. adding this will allow simplifying
libc-internal code that makes signal-related syscalls, which can be
done as a later step. some apps might use it too; while this usage is
questionable, it's at least not insane.

make powerpc signal.h namespace-clean for posix/isoc

also handle the non-GNUC case where alignment attribute is not available
by simply omitting it. this will not cause problems except for
inclusion of mcontex_t/ucontext_t in application-defined structures,
since the natural alignment of the uc_mcontext member relative to the
start of ucontext_t is already correct. and shame on whoever designed
this for making it impossible to satisfy the ABI requirements without
GNUC extensions.

fix powerpc types to match abi, and some feature test issues

fix invalid usage of mcontext_t in powerpc signal.h

powerpc: handle syscall error in clone.

sigsetjmp: store temporaries in jmp_buf rather than on stack.

fix error in configure script using >/dev/null in noclobber mode

fix powerpc asm not to store data in volatile space below stack pointer

it's essential to decrement the stack pointer before writing to new
stack space, rather than afterwards. otherwise there is a race
condition during which asynchronous code (signals) could clobber the
data being stored.

it may be possible to optimize the code further using stwu, but I
wanted to avoid making any changes to the actual stack layout in this
commit. further improvements can be made separately if desired.

fix breakage from introducing bits header for sys/io.h

apparently some other archs have sys/io.h and should not break just
because they don't have the x86 port io functions. provide a blank
bits/io.h everywhere for now.

add port io functions to sys/io.h

based on proposal by Isaac Dunham. nonexistance of bits/io.h will
cause inclusion of sys/io.h to produce an error on archs that are not
supposed to have it. this is probably the desired behavior, but the
error message may be a bit unusual.

add missing const on powerpc FE_DFL_ENV

fenv support for ppc, untested

based on code sent to the mailing list by nsz, with minor changes.

fix feholdexcept -- it needs to clear exceptions after saving environment

Merge remote-tracking branch 'nsz/math'

fcntl.h: O_SEARCH was missing for powerpc

put some macros that do not differ between architectures in the
main header and remove from bits.
restructure mips header so it has the same structure as the others.

math: use float constants in exp10f.c

use the 'f' suffix when a float constant is not representable

math: expl.c cleanup

raise overflow and underflow when necessary, fix various comments.

math: expf.c cleanup

similar to exp.c cleanup: use scalbnf, don't return excess precision,
drop some optimizatoins.
exp.c was changed to be more consistent with expf.c code.

ppc socket.h: add forgotten cmsghdr

fix typo in dynamic linker path file loading code

fortunately the memory corruption could not hurt anything, but it
prevented clearing the final newline and thus prevented the last path
element from working.

add cleaned-up sys/mtio.h

this is mostly junk, but a few programs with tape-drive support
unconditionally include it, and it might be useful.

add stub versions of some missing optional pthread interfaces

priority inheritance is not yet supported, and priority protection
probably will not be supported ever unless there's serious demand for
it (it's a fairly heavy-weight feature).

per-thread cpu clocks would be nice to have, but to my knowledge linux
is still not capable of supporting them. glibc fakes them by using the
_process_ cpu-time clock and subtracting the thread creation time,
which gives seriously incorrect semantics (worse than not supporting
the feature at all), so until there's a way to do it right, it will
remain as a stub that always fails.

math: cleanup exp2.c exp2f.c and exp2l.c

* old code relied on sign extension on right shift
* exp2l ld64 wrapper was wrong
* use scalbn instead of bithacks

arg-skipping code for powerpc dynamic linker

this allows using the dynamic linker as a command to load programs.

math: exp.c clean up

overflow and underflow was incorrect when the result was not stored.
an optimization for the 0.5*ln2 < |x| < 1.5*ln2 domain was removed.
did various cleanups around static constants and made the comments
consistent with the code.

dynamic linking support for powerpc

incomplete but at least partly working. requires all files to be
compiled in the new "secure" plt model, not the old one that put plt
code in the data segment. TLS is untested but may work. invoking the
dynamic linker explicitly to load a program does not yet handle argv
correctly.

fix ppc stat structure definition

fix powerpc termios.h and ioctl.h

disable SO_REUSEPORT in sys/socket.h

although a number is reserved for it, this option is not implemented
on Linux and does not work. defining it causes some applications to
use it, and subsequently break due to its failure.

ppc wchar_t is long, not int

Merge remote-tracking branch 'nsz/math'

update copyright file for recent contributions

fix indention with spaces in powerpc asm

fix powerpc atomic compare-and-swap function

previous version did not compare at all; it was just a fancy atomic
write. untested. further atomic fixes may be needed.