fix bogus lazy allocation in ctermid and missing malloc failure check

also clean up, optimize, and simplify the code, removing branches by
simply pre-setting the result string to an empty string, which will be
preserved if other operations fail.

fix fd leak on races and cancellation in ctermid

fix missing SOCK_CLOEXEC in various functions that use sockets internally

add NFDBITS in sys/select.h with appropriate feature tests

the main use for this macro seems to be knowing the correct allocation
granularity for dynamic-sized fd_set objects. such usage is
non-conforming and results in undefined behavior, but it is widespread
in applications.

move core memalign code from aligned_alloc to __memalign

there are two motivations for this change. one is to avoid
gratuitously depending on a C11 symbol for implementing a POSIX
function. the other pertains to the documented semantics. C11 does not
define any behavior for aligned_alloc when the length argument is not
a multiple of the alignment argument. posix_memalign on the other hand
places no requirements on the length argument. using __memalign as the
implementation of both, rather than trying to implement one in terms
of the other when their documented contracts differ, eliminates this
confusion.

move alignment check from aligned_alloc to posix_memalign

C11 has no requirement that the alignment be a multiple of
sizeof(void*), and in fact seems to require any "valid alignment
supported by the implementation" to work. since the alignment of char
is 1 and thus a valid alignment, an alignment argument of 1 should be
accepted.

add legacy sys/ttydefaults.h header

add legacy scsi/scsi_ioctl.h header

paths.h: remove cruft

a research in debian codesearch and grepping over the pkgsrc
directory tree have shown that these macros are all either unused,
or defined by programs in case they need them.

add stubs for additional legacy ether.h functions

these would not be expensive to actually implement, but reading
/etc/ethers does not sound like a particularly useful feature, so for
now I'm leaving them as stubs.

fix Makefile so "make install" works before include/bits symlink exists

previously, determination of the list of header files for installation
depended on the include/bits symlink (to the arch-specific files)
already having been created. in other words, running "make install"
immediately after configure without first running "make" caused the
bits headers not to be installed.

the solution I have applied is to pull the list of headers directly
from arch/$(ARCH)/bits rather than include/bits, and likewise to
install directly from arch/$(ARCH)/bits rather than via the symlink.

at this point, the only purpose served by keeping the symlink around
is that it enables use of the in-tree headers and libs directly via -I
and -L, which can be useful when testing against a new version of the
library before installing it. on the other hand, removing the bits
symlink would be beneficial if we ever want to support building
multiple archs in the same source tree.

release notes for 0.9.11

fix failure of mbsrtowcs to record stop position when dest is full

fix shifts possibly larger than type in major() macro

in theory this should not be an issue, since major() should only be
applied to type dev_t, which is 64-bit. however, it appears some
applications are not using dev_t but a smaller integer type (which
works on Linux because the kernel's dev_t is really only 32-bit). to
avoid the undefined behavior, do it as two shifts.

implement minimal dlinfo function

add some comments about the mips ksigaction structure weirdness

fix missing synchronization in calls from dynamic linker to global ctors

this change is needed to correctly handle the case where a constructor
creates a new thread which calls dlopen. previously, the lock was not
held in this case. the reason for the complex logic to avoid locking
whenever possible is that, since the mutex is recursive, it will need
to inspect the thread pointer to get the current thread's tid, and
this requires initializing the thread pointer. we do not want
non-multi-threaded programs to attempt to access the thread pointer
unnecessarily; doing so could make them crash on ancient kernels that
don't support threads but which may otherwise be capable of running
the program.

prevent shmget from allocating objects that overflow ptrdiff_t

rather than returning an error, we have to increase the size argument
so high that the kernel will have no choice but to fail. this is
because POSIX only permits the EINVAL error for size errors when a new
shared memory segment would be created; if it already exists, the size
argument must be ignored. unfortunately Linux is non-conforming in
this regard, but I want to keep the code correct in userspace anyway
so that if/when Linux is fixed, the behavior applications see will be
conforming.

work around wrong kernel type for sem_nsems member of struct semid_ds

rejecting invalid values for n is fine even in the case where a new
sem will not be created, since the kernel does its range checks on n
even in this case as well.

by default, the kernel will bound the limit well below USHRT_MAX
anyway, but it's presumably possible that an administrator could
override this limit and break things.

add missing type shmatt_t in sys/shm.h

this type is not really intended to be used; it's just there to allow
implementations to choose the type for the shm_nattch member of
struct shmid_sh, presumably since historical implementations disagreed
on the type. in any case, it needs to be there, so now it is.

implement week-based-year year numbers in strftime

in the process, I refactored the week-number code so it can be used by
the week-based-year formats to determine year adjustments at the
boundary values. this also improves indention/code readability.

fix breakage in last commit to strftime due to missing INT_MAX

that's what I get for changing a hard-coded threshold to a proper
non-magic-number without testing.

implement week numbers and half of the week-based-year logic for strftime

output for plain week numbers (%U and %W) has been sanity-checked, and
output for the week-based-year week numbers (%V) has been checked
extensively against known-good data for the full non-negative range of
32-bit time_t.

year numbers for week-based years (%g and %G) are not yet implemented.

minor compatibility fixes in utmp.h and fixing mismatch with paths.h

the pathnames prefixed with /dev/null/ are guaranteed never to be
valid. the previous use of /dev/null alone was mildly dangerous in
that bad software might attempt to unlink the name when it found a
non-regular file there and create a new file.

disallow creation of objects larger than PTRDIFF_MAX via mmap

internally, other parts of the library assume sizes don't overflow
ssize_t and/or ptrdiff_t, and the way this assumption is made valid is
by preventing creating of such large objects. malloc already does so,
but the check was missing from mmap.

this is also a quality of implementation issue: even if the
implementation internally could handle such objects, applications
could inadvertently invoke undefined behavior by subtracting pointers
within an object. it is very difficult to guard against this in
applications, so a good implementation should simply ensure that it
does not happen.

fix syscall argument bug in pthread_getschedparam

the address of the pointer to the sched param, rather than the
pointer, was being passed to the kernel.

fix temp file leak in sem_open on successful creation of new semaphore

fix bug whereby sem_open leaked its own internal slots on failure

in sem_open, don't leak vm mapping if fstat fails

fstat should not fail under normal circumstances, so this fix is
mostly theoretical.

fix failure of pthread_setschedparam to pass correct param to kernel

the address of the pointer, rather than the pointer, was being passed.
this was probably a copy-and-paste error from corresponding get code.

document in sysconf and unistd.h that per-thread cpu clocks exist

fix iconv conversion to legacy 8bit codepages

this seems to have been a simple copy-and-paste error from the code
for converting from legacy codepages.

remove useless conditional before free from dynamic linker path code

fix dynamic linker handling of empty path file or error reading path file

previously, the path string was being used despite being invalid. with
this change, empty path file or error reading the path file is treated
as an empty path. this is preferable to falling back to a default
path, so that attacks to prevent reading of the path file could not
result in loading incorrect and possibly dangerous (outdated or
mismatching ABI) libraries from.

the code to strip the final newline has also been removed; now that
newline is accepted as a delimiter, it's harmless to leave it in
place.

respect iso c namespace in stdio.h and wchar.h regarding va_list

despite declaring functions that take arguments of type va_list, these
headers are not permitted by the c standard to expose the definition
of va_list, so an alias for the type must be used. the name
__isoc_va_list was chosen to convey that the purpose of this alternate
name is for iso c conformance, and to avoid the multitude of names
which gcc mangles with its hideous "fixincludes" monstrosity, leading
to serious header breakage if these "fixes" are run.

make newline-delimited dynamic linker path file actually work

apparently the original commit was never tested properly, since
getline was only ever reading one line. the intent was to read the
entire file, so use getdelim with the null byte as delimiter as a
cheap way to read a whole file into memory.

implement inet_lnaof, inet_netof, and inet_makeaddr

also move all legacy inet_* functions into a single file to avoid
wasting object file and compile time overhead on them.

the added functions are legacy interfaces for working with classful
ipv4 network addresses. they have no modern usefulness whatsoever, but
some programs unconditionally use them anyway, and they're tiny.

add ether_aton[_r] and ether_ntoa[_r] functions

based on patch by Strake with minor stylistic changes, and combined
into a single file. this patch remained open for a long time due to
some question as to whether ether_aton would be better implemented in
terms of sscanf, and it's time something was committed, so here it is.

fix scanf %c conversion wrongly storing a terminating null byte

this seems to have been a regression from the refactoring which added
the 'm' modifier.

fix major scanf breakage with unbuffered streams, fmemopen, etc.

the shgetc api, used internally in scanf and int/float scanning code
to handle field width limiting and pushback, was designed assuming
that pushback could be achieved via a simple decrement on the file
buffer pointer. this only worked by chance for regular FILE streams,
due to the linux readv bug workaround in __stdio_read which moves the
last requested byte through the buffer rather than directly back to
the caller. for unbuffered streams and streams not using __stdio_read
but some other underlying read function, the first character read
could be completely lost, and replaced by whatever junk happened to be
in the unget buffer.

to fix this, simply have shgetc, when it performs an underlying read
operation on the stream, store the character read at the -1 offset
from the read buffer pointer. this is valid even for unbuffered
streams, as they have an unget buffer located just below the start of
the zero-length buffer. the check to avoid storing the character when
it is already there is to handle the possibility of read-only buffers.
no application-exposed FILE types are allowed to use read-only
buffers, but sscanf and strto* may use them internally when calling
functions which use the shgetc api.

fix invalid access in aio notification

issue found and patch provided by Jens Gustedt. after the atomic store
to the error code field of the aiocb, the application is permitted to
free or reuse the storage, so further access is invalid. instead, use
the local copy that was already made.

fix uninitialized variable in lio (aio) code

improve the quality of output from rand_r

due to the interface requirement of having the full state contained in
a single object of type unsigned int, it is difficult to provide a
reasonable-quality implementation; most good PRNGs are immediately
ruled out because they need larger state. the old rand_r gave very
poor output (very short period) in its lower bits; normally, it's
desirable to throw away the low bits (as in rand()) when using a LCG,
but this is not possible since the state is only 32 bits and we need
31 bits of output.

glibc's rand_r uses the same LCG as musl's, but runs it for 3
iterations and only takes 10-11 bits from each iteration to construct
the output value. this partially fixes the period issue, but
introduces bias: not all outputs have the same frequency, and many do
not appear at all. with such a low period, the bias is likely to be
observable.

I tried many approaches to "fix" rand_r, and the simplest I found
which made it pass the "dieharder" tests was applying this
transformation to the output. the "temper" function is taken from
mersenne twister, where it seems to have been chosen for some rigorous
properties; here, the only formal property I'm using is that it's
one-to-one and thus avoids introducing bias.

should further deficiencies in rand_r be reported, the obvious "best"
solution is applying a 32-bit cryptographic block cipher in CTR mode.
I identified several possible ciphers that could be used directly or
adapted, but as they would be a lot slower and larger, I do not see a
justification for using them unless the current rand_r proves
deficient for some real-world use.

add clock id macros for a number of new(ish) Linux-specific clocks

arguably CLOCK_MONOTONIC should be redirected to CLOCK_BOOTTIME with a
fallback for old kernels that don't support it, since Linux's
CLOCK_BOOTTIME semantics seem to match the spirit of the POSIX
requirements for CLOCK_MONOTONIC better than Linux's version of
CLOCK_MONOTONIC does. however, this is a change that would require
further discussion and research, so for now, I'm simply making them
all available.

fix the type of CLOCKS_PER_SEC to match new clock_t type

originally it was right on 32-bit archs and wrong on 64-bit, but after
recent changes it was wrong everywhere. with this commit, it's now
right everywhere.

support cputime clocks for processes/threads other than self

apparently these features have been in Linux for a while now, so it
makes sense to support them. the bit twiddling seems utterly illogical
and wasteful, especially the negation, but that's how the kernel folks
chose to encode pids/tids into the clock id.

prng: make rand_r have 2^32 period instead of 2^31

this is a minor fix to increase the period of the obsolete rand_r a bit.
an include header in __rand48_step.c is fixed as well.

prng: fix rand() to give good sequence with small state

some applications rely on the low bits of rand() to be reasonably good
quality prng, so now it fixed by using the top bits of a 64 bit LCG,
this is simple, has small state and passes statistical tests.
D.E. Knuth attributes the multiplier to C.E. Haynes in TAOCP Vol2 3.3.4

fix mixup in previous change to gcc wrapper

make gcc-specific headers (intrinsics, etc.) available with wrapper

they are intentionally listed after the libc include directory so that
the gcc float.h, etc. don't get used in place of the libc ones.

improve handling of nonstandard fields in struct tm

defining tm_gmtoff and tm_zone as macros was breaking some application
code that used these names for its own purposes.

implement 'm' modifier for wide scanf variants

implement the 'm' (malloc) modifier for scanf

this commit only covers the byte-based scanf-family functions. the
wide functions still lack support for the 'm' modifier.

refactor wide-char scanf string handling

this brings the wide version of the code into alignment with the
byte-based version, in preparation for adding support for the m
(malloc) modifier.

simplify some logic in scanf and remove redundant invalid-format check

refactor scanf core to use common code path for all string formats

the concept here is that %s and %c are essentially special-cases of
%[, with some minimal additional special-casing.

aside from simplifying the code and reducing the number of complex
code-paths that would need changing to make optimizations later, the
main purpose of this change is to simplify addition of the 'm'
modifier which causes scanf to allocate storage for the string being
read.

align stack properly for calling global ctors/dtors on x86[_64]

failure to do so was causing crashes on x86_64 when ctors used SSE,
which was first observed when ctors called variadic functions due to
the SSE prologue code inserted into every variadic function.

ensure that thread dtv pointer is never null to optimize __tls_get_addr

Merge remote-tracking branch 'nsz/review'

fix the prototype of settimeofday to follow the original BSD declaration

fix ioctl _IOR, _IOW, etc macros to avoid signed overflow (2<<30)

on x86_64 use long instead of long long for 64bit posix types

following glibc use the lowest rank 64bit integer type for ino_t etc.
this is eg. useful for printf format compatibility

change underlying type of clock_t to be uniform and match ABI

previously we were using an unsigned type on 32-bit systems so that
subtraction would be well-defined when it wrapped, but since wrapping
is non-conforming anyway (when clock() overflows, it has to return -1)
the only use of unsigned would be to buy a little bit more time before
overflow. this does not seem worth having the type vary per-arch
(which leads to more arch-specific bugs) or disagree with the ABI musl
(mostly) follows.

fix overflow behavior of clock() function

per Austin Group interpretation for issue #686, which cites the
requirements of ISO C, clock() cannot wrap. if the result is not
representable, it must return (clock_t)-1. in addition, the old code
was performing wrapping via signed overflow and thus invoking
undefined behavior.

since it seems impossible to accurately check for overflow with the
old times()-based fallback code, I have simply dropped the fallback
code for now, thus always returning -1 on ancient systems. if there's
a demand for making it work and somebody comes up with a way, it could
be reinstated, but the clock() function is essentially useless on
32-bit system anyway (it overflows in less than an hour).

it should be noted that I used LONG_MAX rather than ULONG_MAX, despite
32-bit archs using an unsigned type for clock_t. this discrepency with
the glibc/LSB type definitions will be fixed now; since wrapping of
clock_t is no longer supported, there's no use in it being unsigned.

math: add fma TODO comments about the underflow issue

The underflow exception is not raised correctly in some
cornercases (see previous fma commit), added comments
with examples for fmaf, fmal and non-x86 fma.

In fmaf store the result before returning so it has the
correct precision when FLT_EVAL_METHOD!=0

math: fix two fma issues (only affects non-nearest rounding mode, x86)

1) in downward rounding fma(1,1,-1) should be -0 but it was 0 with
gcc, the code was correct but gcc does not support FENV_ACCESS ON
so it used common subexpression elimination where it shouldn't have.
now volatile memory access is used as a barrier after fesetround.

2) in directed rounding modes there is no double rounding issue
so the complicated adjustments done for nearest rounding mode are
not needed. the only exception to this rule is raising the underflow
flag: assume "small" is an exactly representible subnormal value in
double precision and "verysmall" is a much smaller value so that
(long double)(small plus verysmall) == small
then
(double)(small plus verysmall)
raises underflow because the result is an inexact subnormal, but
(double)(long double)(small plus verysmall)
does not because small is not a subnormal in long double precision
and it is exact in double precision.
now this problem is fixed by checking inexact using fenv when the
result is subnormal

Merge remote-tracking branch 'nsz/review'

math: sin cos cleanup

* use unsigned arithmetics
* use unsigned to store arg reduction quotient (so n&3 is understood)
* remove z=0.0 variables, use literal 0
* raise underflow and inexact exceptions properly when x is small
* fix spurious underflow in tanl

make err.h functions print __progname

patch by Strake. previously is was not feasible to duplicate this
functionality of the functions these were modeled on, since argv[0]
was not saved at program startup, but now that it's available it's
easy to use.

math: tan cleanups

* use unsigned arithmetics on the representation
* store arg reduction quotient in unsigned (so n%2 would work like n&1)
* use different convention to pass the arg reduction bit to __tan
  (this argument used to be 1 for even and -1 for odd reduction
  which meant obscure bithacks, the new n&1 is cleaner)
* raise inexact and underflow flags correctly for small x
  (tanl(x) may still raise spurious underflow for small but normal x)
  (this exception raising code increases codesize a bit, similar fixes
  are needed in many other places, it may worth investigating at some
  point if the inexact and underflow flags are worth raising correctly
  as this is not strictly required by the standard)
* tanf manual reduction optimization is kept for now
* tanl code path is cleaned up to follow similar logic to tan and tanf

add FLT_TRUE_MIN, etc. macros from C11

there was some question as to how many decimal places to use, since
one decimal place is always sufficient to identify the smallest
denormal uniquely. for now, I'm following the example in the C
standard which is consistent with the other min/max macros we already
had in place.

remove the __STDC_FORMAT_MACROS nonsense from inttypes.h

somehow I missed this when removing the corresponding
__STDC_LIMIT_MACROS and __STDC_CONSTANT_MACROS nonsense from stdint.h.
these were all attempts by the C committee to guess what the C++
committee would want, and the guesses turned out to be wrong.

fix mknod and mknodat to accept large dev_t values

support for these was recently added to sysmacros.h. note that the
syscall argument is a long, despite dev_t being 64-bit, so on 32-bit
archs the high bits will be lost. it appears the high bits are just
glibc silliness and not part of the kernel api, anyway, but it's nice
that we have them there for future expansion if needed.

math: use double_t for temporaries to avoid stores on i386

When FLT_EVAL_METHOD!=0 (only i386 with x87 fp) the excess
precision of an expression must be removed in an assignment.
(gcc needs -fexcess-precision=standard or -std=c99 for this)

This is done by extra load/store instructions which adds code
bloat when lot of temporaries are used and it makes the result
less precise in many cases.
Using double_t and float_t avoids these issues on i386 and
it makes no difference on other archs.

For now only a few functions are modified where the excess
precision is clearly beneficial (mostly polynomial evaluations
with temporaries).

object size differences on i386, gcc-4.8:
             old   new
__cosdf.o    123    95
__cos.o      199   169
__sindf.o    131    95
__sin.o      225   203
__tandf.o    207   151
__tan.o      605   499
erff.o      1470  1416
erf.o       1703  1649
j0f.o       1779  1745
j0.o        2308  2274
j1f.o       1602  1568
j1.o        2286  2252
tgamma.o    1431  1424
math/*.o   64164 63635

support full range of dev_t major/minor numbers in makedev, etc. macros

remove compound literals from math.h to please c++

__FLOAT_BITS and __DOUBLE_BITS macros used union compound literals,
now they are changed into static inline functions. A good C compiler
generates the same code for both and the later is C++ conformant.

fix incorrect clock tick scaling in fallback case of clock()

since CLOCKS_PER_SEC is 1000000 (required by XSI) and the times
syscall reports values in 1/100 second units (Linux), the correct
scaling factor is 10000, not 100. note that only ancient kernels which
lack clock_gettime are affected.

do not interpret errors in return value of times() syscall

all return values are valid, and on 32-bit systems, values that look
like errors can and will occur. since the only actual error this
function could return is EFAULT, and it is only returnable when the
application has invoked undefined behavior, simply ignore the
possibility that the return value is actually an error code.

transition to using functions for internal signal blocking/restoring

there are several reasons for this change. one is getting rid of the
repetition of the syscall signature all over the place. another is
sharing the constant masks without costly GOT accesses in PIC.

the main motivation, however, is accurately representing whether we
want to block signals that might be handled by the application, or all
signals.

optimize/debloat raise

use __syscall rather than syscall when failure is not possible or not
to be considered.

prevent code from running under a thread id which already gave ESRCH

synccall signal handler need not handle dead threads anymore

they have already blocked signals before decrementing the thread
count, so the code being removed is unreachable in the case where the
thread is no longer counted.

fix clobbering of signal mask when creating thread with sched attributes

this was simply a case of saving the state in the wrong place.

make last thread's pthread_exit give exit(0) a consistent state

the previous few commits ended up leaving the thread count and signal
mask wrong for atexit handlers and stdio cleanup.

use atomic decrement rather than cas in pthread_exit thread count

now that blocking signals prevents any application code from running
while the last thread is exiting, the cas logic is no longer needed to
prevent decrementing below zero.

add comments on some of the pthread_exit logic

always block signals in pthread_exit before decrementing thread count

the thread count (1+libc.threads_minus_1) must always be greater than
or equal to the number of threads which could have application code
running, even in an async-signal-safe sense. there is at least one
dangerous race condition if this invariant fails to hold: dlopen could
allocate too little TLS for existing threads, and a signal handler
running in the exiting thread could claim the allocated TLS for itself
(via __tls_get_addr), leaving too little for the other threads it was
allocated for and thereby causing out-of-bounds access.

there may be other situations where it's dangerous for the thread
count to be too low, particularly in the case where only one thread
should be left, in which case locking may be omitted. however, all
such code paths seem to arise from undefined behavior, since
async-signal-unsafe functions are not permitted to be called from a
signal handler that interrupts pthread_exit (which is itself
async-signal-unsafe).

this change may also simplify logic in __synccall and improve the
chances of making __synccall async-signal-safe.

remove explicit locking to prevent __synccall setuid during posix_spawn

for the duration of the vm-sharing clone used by posix_spawn, all
signals are blocked in the parent process, including
implementation-internal signals. since __synccall cannot do anything
until successfully signaling all threads, the fact that signals are
blocked automatically yields the necessary safety.

aside from debloating and general simplification, part of the
motivation for removing the explicit lock is to simplify the
synchronization logic of __synccall in hopes that it can be made
async-signal-safe, which is needed to make setuid and setgid, which
depend on __synccall, conform to the standard. whether this will be
possible remains to be seen.

remove __STDC_LIMIT_MACROS and __STDC_CONSTANT_MACROS checks in stdint.h

C++11, the first C++ with stdint.h, requires the previously protected
macros to be exposed unconditionally by stdint.h. apparently these
checks were an early attempt by the C committee to guess what the C++
committee would want, and they guessed wrong.

fix reversed argument order x86_64 sigsetjmp's call to sigprocmask

this caused sigsetjmp not to save the signal mask but instead to
clobber it with whatever happened to be in the sigjmb_buf prior to the
call.

comment potentially-confusing use of struct crypt_data type

mention bits headers in another part of copyright file

update copyright year

clarify that bits headers are included as public headers

make dynamic linker accept : or \n as path separator

this allows /etc/ld-musl-$(ARCH).path to contain one path per line,
which is much more convenient for users than the :-delimited format,
which was a source of repeated and unnecessary confusion. for
simplicity, \n is also accepted in environment variables, though it
should probably not be used there.

at the same time, issues with overly long paths invoking UB or getting
truncated have been fixed. such issues should not have arisen with the
environment (which is size-limited) but could have been generated by a
path file larger than 2**31 bytes in length.

release notes for 0.9.10

make ifaddrs.h expose sys/socket.h

the getifaddrs interface seems to have been invented by glibc, and
they expose socket.h, so for us not to do so is just gratuitous
incompatibility with the interface we're mimicing.

getifaddrs: implement proper ipv6 netmasks

mbrtowc: do not leave mbstate_t in permanent-fail state after EILSEQ

the standard is clear that the old behavior is conforming: "In this
case, [EILSEQ] shall be stored in errno and the conversion state is
undefined."

however, the specification of mbrtowc has one peculiarity when the
source argument is a null pointer: in this case, it's required to
behave as mbrtowc(NULL, "", 1, ps). no motivation is provided for this
requirement, but the natural one that comes to mind is that the intent
is to reset the mbstate_t object. for stateful encodings, such
behavior is actually specified: "If the corresponding wide character
is the null wide character, the resulting state described shall be the
initial conversion state." but in the case of UTF-8 where the
mbstate_t object contains a partially-decoded character rather than a
shift state, a subsequent '\0' byte indicates that the previous
partial character is incomplete and thus an illegal sequence.

naturally, applications using their own mbstate_t object should clear
it themselves after an error, but the standard presently provides no
way to clear the builtin mbstate_t object used when the ps argument is
a null pointer. I suspect this issue may be addressed in the future by
specifying that a null source argument resets the state, as this seems
to have been the intent all along.

for what it's worth, this change also slightly reduces code size.

implement mbtowc directly, not as a wrapper for mbrtowc

the interface contract for mbtowc admits a much faster implementation
than mbrtowc can achieve; wrapping mbrtowc with an extra call frame
only made the situation worse.

since the regex implementation uses mbtowc already, this change should
improve regex performance too. it may be possible to improve
performance in other places internally by switching from mbrtowc to
mbtowc.