fix undefined behavior in strto* via FILE buffer pointer abuse

in order to produce FILE objects to pass to the intscan/floatscan
backends without any (prohibitively costly) extra buffering layer, the
strto* functions set the FILE's rend (read end) buffer pointer to an
invalid value at the end of the address space, or SIZE_MAX/2 past the
beginning of the string. this led to undefined behavior comparing and
subtracting the end pointer with the buffer position pointer (rpos).

the comparison issue is easily eliminated by using != instead of <.
however the subtractions require nontrivial changes:

previously, f->shcnt stored the count that would have been read if
consuming the whole buffer, which required an end pointer for the
buffer. the purpose for this was that it allowed reading it and adding
rpos-rend at any time to get the actual count so far, and required no
adjustment at the time of __shgetc (actual function call) since the
call would only happen when reaching the end of the buffer.

to get rid of the dependency on rend, instead offset shcnt by buf-rpos
(start of buffer) at the time of last __shlim/__shgetc call. this
makes for slightly more work in __shgetc the function, but for the
inline macro it's still just as easy to compute the current count.

since the scan helper interfaces used here are a big hack, comments
are added to document their contracts and what's going on with their
implementations.

improve error handling of ttyname_r and isatty

POSIX allows ttyname(_r) and isatty to return EBADF if passed file
descriptor is invalid.

maintainer's note: these are optional ("may fail") errors, but it's
non-conforming for ttyname_r to return ENOTTY when it failed for a
different reason.

add hidden version of &errno accessor function

this significantly improves codegen in functions that need to access
errno but otherwise have no need for a GOT pointer.

we could probably improve it much more by including an inline version
of the &errno accessor function, but that depends on having the
definitions of struct __pthread and __pthread_self(), which at present
would expose a lot more than is appropriate. moving them to a small
tls.h later might make this more reasonable.

fix build regression in sysconf for archs with variable page size

commit 5ce3737931bb411a8d167356d4d0287b53b0cbdc removed the inclusion
of libc.h from this file as spurious, but it's needed to get PAGE_SIZE
on archs where PAGE_SIZE is not a constant defined by limits.h.

drop lazy plural forms init in dcngettext

there is no good reason to wait to find and process the plural rules
for a translated message file until a gettext form requesting plural
rule processing is used. it just imposes additional synchronization,
here in the form of clunky use of atomics.

it looks like there may also have been a race condition where nplurals
could be seen without plural_rule being seen, possibly leading to null
pointer dereference. if so, this commit fixes it.

fix broken atomic store on powerpc[64]

in our memory model, all atomics are supposed to be full barriers;
stores are not release-only. this is important because store is used
as an unlock operation in places where it needs to acquire the waiter
count to determine if a futex wake is needed. at least in the
malloc-internal locks, but possibly elsewhere, soft deadlocks from
missing futex wake (breakable by poking the threads to restart the
syscall, e.g. by attaching a tracer) were reported to occur.

once the malloc lock is replaced with Jens Gustedt's new lock
implementation (see commit 47d0bcd4762f223364e5b58d5a381aaa0cbd7c38),
malloc will not be affected by the issue, but it's not clear that
other uses won't be. reducing the strength of the ordering properties
required from a_store would require a thorough analysis of how it's
used.

to fix the problem, I'm removing the powerpc[64]-specific a_store
definition; now, the top-level atomic.h will implement a_store using
a_barrier on both sides of the store.

it's not clear to me yet whether there might be issues with the other
atomics. it's possible that a_post_llsc needs to be replaced with a
full barrier to guarantee the formal semanics we want, but either way
I think the difference is unlikely to impact the way we use them.

define MAX_HANDLE_SZ for use with name_to_handle_at

MAX_HANDLE_SZ is described in name_to_handle_at() to contain maximum
expected size for a file handle

fix regression with compilers not incorporating C99 DR#289 resolution

as originally published, the C99 syntax only allowed static index
parameter declarators when a gratuitous parameter name was included.
gcc 3, which some projects use for bootstrapping, is a supported C99
compiler, but does not have the fix to the standard incorporated, so
edit the affected declaration to conform to the earlier buggy C99
syntax.

configure: only try -Qunused-arguments for clang

other compilers don't need this option, but gcc 3 and perhaps others
accept it despite not understanding it, then print warnings about it
at build time.

omitting it when not needed will also help shorten the command lines.

wireup linux/name_to_handle_at and name_to_handle_at syscalls

remove vis.h protected-visibility hack

since commit dc2f368e565c37728b0d620380b849c3a1ddd78f this has been
disabled by default, but was left available in case users unhappy with
the resulting size or performance regressions wanted to try to make it
work. now that we make widespread use of hidden visibility for
internal interfaces, this no longer makes sense. if any costly calls
remain they can be fixed with hidden aliases.

split internal lock API out of libc.h, creating lock.h

this further reduces the number of source files which need to include
libc.h and thereby be potentially exposed to libc global state and
internals.

this will also facilitate further improvements like adding an inline
fast-path, if we want to do so later.

move misplaced __fork_handler declaration

pthread_atfork.c does not actually include pthread_impl.h and has no
reason to, so it wasn't getting the declaration. move it to libc.h
which is already included by both fork.c and pthread_atfork.c. this
makes more sense anyway since the function has little to do with
pthreads anyway aside from the name.

remove spurious inclusion of libc.h for LFS64 ABI aliases

the LFS64 macro was not self-documenting and barely saved any
characters. simply use weak_alias directly so that it's clear what's
being done, and doesn't depend on a header to provide a strange macro.

reduce spurious inclusion of libc.h

libc.h was intended to be a header for access to global libc state and
related interfaces, but ended up included all over the place because
it was the way to get the weak_alias macro. most of the inclusions
removed here are places where weak_alias was needed. a few were
recently introduced for hidden. some go all the way back to when
libc.h defined CANCELPT_BEGIN and _END, and all (wrongly implemented)
cancellation points had to include it.

remaining spurious users are mostly callers of the LOCK/UNLOCK macros
and files that use the LFS64 macro to define the awful *64 aliases.

in a few places, new inclusion of libc.h is added because several
internal headers no longer implicitly include libc.h.

declarations for __lockfile and __unlockfile are moved from libc.h to
stdio_impl.h so that the latter does not need libc.h. putting them in
libc.h made no sense at all, since the macros in stdio_impl.h are
needed to use them correctly anyway.

use wrapper headers to hide most namespaced/internally-public symbols

not all prefixed symbols can be made hidden. some are part of
ABI-compat (e.g. __nl_langinfo_l) and others are ABI as a consequence
of the way copy relocations for weak aliases work in ELF shared
libraries. most, however, can be made hidden.

with this commit, there should be no remaining unintentionally visible
symbols exported from libc.so.

remove __vfork alias

this was added so that posix_spawn and possibly other functionality
could be implemented in terms of vfork, but that turned out to be
unsafe. any such usage needs __clone with proper handling of stack
lifetime.

hide purely dependency-triggering functions in stdio __toread & __towrite

declare __env_rm_add in wrapper stdlib.h

this is perhaps not the ideal place, but no better alternatives stand
out.

hide dependency-triggering pointer object in malloc_usable_size.c

rework malloc_usable_size to use malloc_impl.h

remove unused __futex function and source file

the direct syscall or various thin and mostly-inline wrappers around
it are used instead internally. at some point a public futex function
should be added, but it's not yet clear what the signature should be,
and in the mean time this file is not useful.

hide __pthread_once_full symbol

this is a special case that does not need a declaration, because it's
not even a libc-internal interface between translation units. instead
it's a poor hack around compilers' inability to shrink-wrap critical
code paths. after vis.h was disabled, it became more of a
pessimization on many archs due to the extra layer of machinery to
support a call through the PLT, but now it should be efficient again.

declare and make hidden additional internal init/exit symbols

declare and make hidden additional internal stdio symbols

move declaration and apply hidden visibility to __utc string

declare and make hidden more internal locale functions

remove unused __getdents, rename and move file

the __-prefixed filename does not make sense when the only purpose of
this file is implementing a public function that's not used as a
backend for implementing the standard dirent functions.

remove or make static various unused __-prefixed symbols

move additional pthread internal declarations to pthread_impl.h, hide

these were overlooked for various reasons in earlier stages.

apply hidden visibility to various remaining internal interfaces

apply hidden visibility to sigreturn code fragments

these were overlooked in the declarations overhaul work because they
are not properly declared, and the current framework even allows their
declared types to vary by arch. at some point this should be cleaned
up, but I'm not sure what the right way would be.

apply hidden visibility to pthread internals

apply hidden visibility to stdio internals

apply hidden visibility to internal time[zone] implementation functions

apply hidden visibility to internal math functions

this makes significant differences to codegen on archs with an
expensive PLT-calling ABI; on i386 and gcc 7.3 for example, the sin
and sinf functions no longer touch call-saved registers or the stack
except for pushing outgoing arguments. performance is likely improved
too, but no measurements were taken.

overhaul internally-public declarations using wrapper headers

commits leading up to this one have moved the vast majority of
libc-internal interface declarations to appropriate internal headers,
allowing them to be type-checked and setting the stage to limit their
visibility. the ones that have not yet been moved are mostly
namespace-protected aliases for standard/public interfaces, which
exist to facilitate implementing plain C functions in terms of POSIX
functionality, or C or POSIX functionality in terms of extensions that
are not standardized. some don't quite fit this description, but are
"internally public" interfacs between subsystems of libc.

rather than create a number of newly-named headers to declare these
functions, and having to add explicit include directives for them to
every source file where they're needed, I have introduced a method of
wrapping the corresponding public headers.

parallel to the public headers in $(srcdir)/include, we now have
wrappers in $(srcdir)/src/include that come earlier in the include
path order. they include the public header they're wrapping, then add
declarations for namespace-protected versions of the same interfaces
and any "internally public" interfaces for the subsystem they
correspond to.

along these lines, the wrapper for features.h is now responsible for
the definition of the hidden, weak, and weak_alias macros. this means
source files will no longer need to include any special headers to
access these features.

over time, it is my expectation that the scope of what is "internally
public" will expand, reducing the number of source files which need to
include *_impl.h and related headers down to those which are actually
implementing the corresponding subsystems, not just using them.

declare __getopt_msg in stdio_impl.h

it's not ideal, but the function is essentially an extended stdio
function specialized to getopt's needs. the only reason it exists is
avoiding pulling printf code into every program using getopt.

use lighter internal stdio lock in getopt error printing

the public flockfile interface is significantly heavier because it has
to handle the possibility of caller returning or thread exiting while
holding the lock.

add crypt_des header for declarations shared with encrypt function

make mkostemps source file include the header for its declaration

move __memalign declaration to malloc_impl.h

the malloc-implementation-private header is the only right place for
this, because, being in the reserved namespace, __memalign is not
interposable and thus not valid to use anywhere else. anything outside
of the malloc implementation must call an appropriate-namespace public
function (aligned_alloc or posix_memalign).

use hidden visibility for sh __unmapself backends

rework mechanism for posix_spawnp calling posix_spawn

previously, a common __posix_spawnx backend was used that accepted an
additional argument for the execve variant to call in the child. this
moderately bloated up the posix_spawn function, shuffling arguments
between stack and/or registers to call a 7-argument function from a
6-argument one.

instead, tuck the exec function pointer in an unused part of the
(large) pthread_spawnattr_t structure, and have posix_spawnp duplicate
the attributes and fill in a pointer to __execvpe. the net code size
change is minimal, but the weight is shifted to the "heavier" function
which already pulls in more dependencies.

as a bonus, we get rid of an external symbol (__posix_spawnx) that had
no really good place for a declaration because it shouldn't have
existed to begin with.

make arch __fesetround backends hidden

these are not public interfaces and do not match the public function,
but delegate argument checking to it.

make arch __set_thread_area backends hidden

this is not a public interface, and does not even necessarily match
the syscall on all archs that have a syscall by that name.

on archs where it's implemented in C, no action on the source file is
needed; the hidden declaration in pthread_arch.h suffices.

make arch __clone backends hidden

these are not a public interface and are not intended to be callable
from anywhere but the public clone function or other places in libc.

move tlsdesc and internal dl function declarations to dynlink.h

add internal header for declaring __pleval function (used by gettext)

locale_impl.h could have been used, but this function is completely
independent of anything else, and preserving that property seems nice.

move __stdio_exit_needed to stdio_impl.h

this functions is glue for linking dependency logic.

move __loc_is_allocated declaration to locale_impl.h

move declarations of tls setup/access functions to pthread_impl.h

it's already included in all places where these are needed, and aside
from __tls_get_addr, they're all implementation internals.

add and use internal header for *rand48 lcg

move __strftime_fmt_1 declaration to time_impl.h

this is a helper function from strftime that's also used by wcsftime.

move __tm_to_tzname declaration to time_impl.h with related functions

this function was added later for strftime use and the existence of
time_impl.h as the appropriate place for it seems to have been
overlooked.

remove unused code from strcpy.c

move __res_msend_rc declaration to lookup.h

unlike the other res/dn functions, this one is tied to struct
resolvconf which is not a public interface, so put it in the private
header for its subsystem.

fix type-mismatched declarations of __nl_langinfo_l in source files

obviously the type "should be" const, but it inherited non-const from
the standard nl_langinfo_l.

for c11 mtx and cnd functions, use externally consistent type names

despite looking like undefined behavior, the affected code is correct
both before and after this patch. the pairs mtx_t and pthread_mutex_t,
and cnd_t and pthread_cond_t, are not mutually compatible within a
single translation unit (because they are distinct untagged aggregate
instances), but they are compatible with an object of either type from
another translation unit (6.2.7 ¶1), and therefore a given translation
unit can choose which one it wants to use.

in the interest of being able to move declarations out of source files
to headers that facilitate checking, use the pthread type names in
declaring the namespace-safe versions of the pthread functions and
cast the argument pointer types when calling them.

move and deduplicate declarations of __dns_parse to make it checkable

the source file for this function is completely standalone, but it
doesn't seem worth adding a header just for it, so declare it in
lookup.h for now.

move lgamma-related internal declarations to libm.h

declare __syscall_ret as hidden in vfork asm

without this, it's plausible that assembler or linker could complain
about an unsatisfiable relocation.

add arm asm for vfork

move declarations for malloc internals to malloc_impl.h

improve machinery for ldso to report libc version

eliminate gratuitous glue function for reporting the version, which
was probably leftover from the old dynamic linker design which lacked
a clear barrier for when/how it could access global data. put the
declaration for the data object that replaces it in libc.h where it
can be type checked.

make internal declarations for flockfile tracking functions checkable

logically these belong to the intersection of the stdio and pthread
subsystems, and either place the declarations could go (stdio_impl.h
or pthread_impl.h) requires a forward declaration for one of the
argument types.

make inadvertently exposed __h{create,delete,search}_r functions static

make inadvertently exposed __pthread_{timed,try}join_np functions static

these exist for the sake of defining the corresponding weak public
aliases (for C11 and POSIX namespace conformance reasons). they are
not referenced by anything else in libc, so make them static.

use idiomatic weak alias approach for defining asctime_r

get rid of a gratuitous translation unit and call frame between
asctime_r and the actual implementation of the function. this is the
way gmtime_r and localtime_r are already done.

move and deduplicate declarations of __vdsosym to make it checkable

move and deduplicate declarations of __procfdname to make it checkable

syscall.h was chosen as the header to declare it, since its intended
usage is alongside syscalls as a fallback for operations the direct
syscall does not support.

fix issues from public functions defined without declaration visible

policy is that all public functions which have a public declaration
should be defined in a context where that public declaration is
visible, to avoid preventable type mismatches.

an audit performed using GCC's -Wmissing-declarations turned up the
violations corrected here. in some cases the public header had not
been included; in others, a feature test macro needed to make the
declaration visible had been omitted.

in the case of gethostent and getnetent, the omission seems to have
been intentional, as a hack to admit a single stub definition for both
functions. this kind of hack is no longer acceptable; it's UB and
would not fly with LTO or advanced toolchains. the hack is undone to
make exposure of the declarations possible.

remove leftover declarations for removed functions from pthread_impl.h

define and use internal macros for hidden visibility, weak refs

this cleans up what had become widespread direct inline use of "GNU C"
style attributes directly in the source, and lowers the barrier to
increased use of hidden visibility, which will be useful to recovering
some of the efficiency lost when the protected visibility hack was
dropped in commit dc2f368e565c37728b0d620380b849c3a1ddd78f, especially
on archs where the PLT ABI is costly.

fix namespace violation for c11 mutex functions

__pthread_mutex_timedlock is used to implement c11 mutex functions,
and therefore cannot call pthread_mutex_trylock by name.

in pthread_mutex_timedlock, avoid repeatedly reading mutex type field

compiler cannot cache immutable fields of the mutex object across
external calls it can't see, much less across atomics.

in pthread_mutex_trylock, EBUSY out more directly when possible

avoid gratuitously setting up and tearing down the robust list pending
slot.

fix mistake/cruft in 1.1.20 release notes

this fix was intended to be amended in before release, but somehow got
missed.

implement fexecve in terms of execveat when it exists

This lets fexecve work even when /proc isn't mounted.

release 1.1.20

fix stack-based oob memory clobber in resolver's result sorting

commit 4f35eb7591031a1e5ef9828f9304361f282f28b9 introduced this bug.
it is not present in any released versions. inadvertent use of the &
operator on an array into which we're indexing produced arithmetic on
the wrong-type pointer, with undefined behavior.

consistently use _NSIG/8 idiom for kernel sigset size in sigaction

this code in sigaction was the only place where sizeof was being
applied to the kernel sigaction's mask member to get the size argument
to pass to the kernel. everywhere else, _NSIG/8 is used for this
purpose.

always terminate by SIGABRT when abort is called

Linux makes this surprisingly difficult, but it can be done. the trick
here is using the fact that we control the implementation of sigaction
to prevent changing the disposition of SIGABRT to anything but SIG_DFL
after abort has tried and failed to terminate the process simply by
calling raise(SIGABRT).

optimize raise not to make a syscall for getting tid

assuming signals are blocked, which they are here, the tid in the
thread structure is always valid and cannot change out from under us.

prevent perror from clobbering stderr's orientation

this requirement is specified by POSIX.

prevent psignal/psiginfo from clobbering stderr orientation, errno

these functions are specified to write to stderr but not set its
orientation, presumably so that they can be used in programs operating
stderr in wide mode. also, they are not allowed to clobber errno on
success. save and restore to meet the requirement.

psiginfo is reduced to a think wrapper around psignal, since it
already behaved the same. if we want to add more detailed siginfo
printing at some point this will need refactoring.

make vfprintf set stream orientation even for zero-length output

if no output is produced, no underlying fwrite will ever be called,
but byte-oriented printf functions are still required to set the
orientation of the stream to byte-oriented. call __towrite explicitly
if the FILE is not already in write mode.

re-fix vfprintf temporary buffer logic

commit b5a8b28915aad17b6f49ccacd6d3fef3890844d1 setup the write buffer
bound pointers for the temporary buffer manually to fix a buffer
overflow issue, but in doing so, caused vfprintf on unbuffered files
never to call __towrite, thereby failing to set the stream orientation
to byte-oriented, failing to clear any prior read mode, and failing to
produce an error when the stream is not writable.

revert the inline setup of the bounds pointers and instead zero them,
so that the underlying fwrite code will call __towrite to set them up.

fix missing flush of stderr at exit if it was put in buffered mode

commit 0b80a7b0404b6e49b0b724e3e3fe0ed5af3b08ef added the ability to
set application-provided stdio FILE buffers, adding the possibility
that stderr might be buffered at exit time, but __stdio_exit did not
have code to flush it.

this regression was not present in any release.

fix async thread cancellation on sh-fdpic

if __cp_cancel was reached via __syscall_cp, r12 will necessarily
still contain a GOT pointer (for libc.so or for the static-linked main
program) valid for entering __cancel. however, in the case of async
cancellation, r12 may contain any scratch value; it's not necessarily
even a valid GOT pointer for the code that was interrupted.

unlike in commit 0ec49dab6794166d67fae4764ce7fdea42ea6103 where the
corresponding issue was fixed for powerpc64, there is fundamentally no
way for fdpic code to recompute its GOT pointer. so a new mechanism is
introduced for cancel_handler to write a GOT register value into the
interrupted context on archs where it is needed.

fix async thread cancellation on powerpc64

entering the local entry point for __cancel from __cp_cancel is valid
if __cp_cancel was reached from __syscall_cp, since both are in libc
and share the same TOC pointer, but it is not valid if __cp_cancel was
reached when cancel_handler rewrote the program counter for
asynchronous cancellation of code outside libc.

to ensure __cancel is entered with a valid TOC pointer, recompute the
correct value in a PC-relative manner before jumping.

vfwprintf: honor field width with 'c' format type

fix several values reported by sysconf

- REALTIME_SIGNALS is supposed to be version-valued
- DELAYTIMER_MAX was wrongly using the min allowed max
- unavailable compilation environments wrongly used 0 instead of -1

fix return value of system on failure to spawn child process

the value 0x7f00 (as if by _exit(127)) is specified only for the case
where the child is created but then fails to exec the shell, since
traditional fork+exec implementations do not admit reporting an error
via errno in this case without additional machinery. it's unclear
whether an implementation not subject to this failure mode needs to
emulate it; one could read the standard as requiring that. if so,
additional code will need to be added to map posix_spawn errors into
the form system is expected to return. but for now, returning -1 to
indicate an error is significantly better behavior than always
reporting failures as if the shell failed to exec after fork.

set stream orientations in open_[w]memstream

fundamentally there is no good reason these functions need to set an
orientation (morally it should be possible to write a wchar_t[] memory
stream using byte functions, or a char[] memory stream using wide
functions), but it's a part of the specification that they do. aside
from being able to inspect the orientation with fwide, failure to set
the orientation in open_wmemstream is observable if the locale changes
between open_wmemstream and the first operation on the stream; this is
because the encoding rule (locale) for the stream is required to be
bound at the time the stream becomes wide-oriented.

for open_wmemstream, call fwide to avoid duplicating the logic for
binding the encoding rule. for open_memstream it suffices just to set
the mode field in the FILE struct.

make fmemopen's w+ mode truncate the buffer

the w+ mode is specified to "truncate the buffer contents". like most
of fmemopen, exactly what this means is underspecified. mode w and w+
of course implicitly 'truncate' the buffer if a write from the initial
position is flushed, so in order for this part of the text about w+
not to be spurious, it should be interpreted as requiring something
else, and the obvious reasonable interpretation is that the truncation
is immediately visible if you attempt to read from the stream or the
buffer before writing/flushing.

this interpretation agrees with reported conformance test failures.

set errno when fileno is called on a FILE with no underlying fd

this is a POSIX requirement.

also remove the gratuitous locking shenanigans and simply access f->fd
under control of the lock. there is no advantage to not doing so, and
it made the correctness non-obvious at best.

reject invalid arguments to pthread_barrierattr_setpshared

this is a POSIX requirement.

rewrite __aeabi_read_tp in asm

__aeabi_read_tp used to call c code, but that was incorrect as the
arm runtime abi specifies special pcs for this function: it is only
allowed to clobber r0, ip, lr and cpsr.

maintainer's note: the old code explicitly saved and restored all
general-purpose registers which are call-clobbered in the normal
calling convention, so it's unlikely that any real-world compilers
produced code that could break. however theoretically they could have
chosen to use floating point registers, in which case the caller's
values of those registers would be clobbered.

fix dubious char signedness check in limits.h

commit 201995f382cc698ae19289623cc06a70048ffe7b introduced a hack
utilizing the signedness of character constants at the preprocessor
level to avoid depending on the gcc-specific __CHAR_UNSIGNED__ predef.
while this trick works on gcc and presumably other compilers being
used, it's not clear that the behavior it depends on is actually
conforming. C11 6.4.4.4 ¶10 defines character constants as having type
int, and 6.10.1 ¶4 defines preprocessor #if arithmetic to take place
in intmax_t or uintmax_t, depending on the signedness of the integer
operand types, and it is specified that "this includes interpreting
character constants".

if character literals had type char and just promoted to int, it would
be clear that when char is unsigned they should behave as uintmax_t at
the preprocessor level. however, as written the text of the standard
seems to require that character constants always behave as intmax_t,
corresponding to int, at the preprocessor level.

since there is a good deal of ambiguity about the correct behavior and
a risk that compilers will disagree or that an interpretation may
mandate a change in the behavior, do not rely on it for defining
CHAR_MIN and CHAR_MAX correctly. instead, use the signedness of the
value (as opposed to the type) of '\xff', which will be positive if
and only if plain char is unsigned. this behavior is clearly
specified, and the specific case '\xff' is even used in an example,
under 6.4.4.4 of the standard.