mips cache flush/ctl syscall support and header

remove one unnecessary static var from dynamic linker

fix more unused variable warnings

some of these were coming from stdio functions locking files without
unlocking them. I believe it's useful for this to throw a warning, so
I added a new macro that's self-documenting that the file will never
be unlocked to avoid the warning in the few places where it's wrong.

fix unused variable warnings

avoid breakage if somebody wrongly defines empty feature test macros

add dl_iterate_phdr interface

patches by Alex Caudill (npx). the dynamic-linked version is almost
identical to the final submitted patch; I just added a couple missing
lines for saving the phdr address when the dynamic linker is invoked
directly to run a program, and removed a couple to avoid introducing
another unnecessary type. the static-linked version is based on npx's
draft. it could use some improvements which are contingent on the
startup code saving some additional information for later use.

system is a cancellation point

ideally, system would also be cancellable while running the external
command, but I cannot find any way to make that work without either
leaking zombie processes or introducing behavior that is far outside
what the standard specifies. glibc handles cancellation by killing the
child process with SIGKILL, but this could be unsafe in that it could
leave the data being manipulated by the command in an inconsistent
state.

release notes for 0.9.7

fix shmdt syscall calling convention on old archs

separate getc/putc from fgetc/fputc

for conformance, two functions should not have the same address. a
conforming program could use the addresses of getc and fgetc in ways
that assume they are distinct. normally i would just use a wrapper,
but these functions are so small and performance-critical that an
extra layer of function call could make the one that's a wrapper
nearly twice as slow, so I'm just duplicating the code instead.

update documentation

further pcc fixes in configure

-lpcc only works if -nostdlib is not passed, so it's useless. instead,
use -print-file-name to look up the full pathname for libpcc.a, and
check whether that succeeds before trying to link with the result.

also, silence pcc's junk printed on stdout during tests.

add support for detecting pcc's compiler runtime

in old versions of pcc, the directory containing libpcc.a was not in
the library path, and other options like -print-file-name may have
been needed to locate it. however, -print-file-name itself seems to
have been added around the same time that the directory was added to
the search path, and moreover, I see no evidence that older versions
of pcc are capable of building a working musl shared library. thus, it
seems reasonable to just test whether -lpcc is accepted.

use explicit visibility to optimize a few hot-path function calls

on x86 and some other archs, functions which make function calls which
might go through a PLT incur a significant overhead cost loading the
GOT register prior to making the call. this load is utterly useless in
musl, since all calls are bound at library-creation time using
-Bsymbolic-functions, but the compiler has no way of knowing this, and
attempts to set the default visibility to protected have failed due to
bugs in GCC and binutils.

this commit simply manually assigns hidden/protected visibility, as
appropriate, to a few internal-use-only functions which have many
callers, or which have callers that are hot paths like getc/putc. it
shaves about 5k off the i386 libc.so with -Os. many of the
improvements are in syscall wrappers, where the benefit is just size
and performance improvement is unmeasurable noise amid the syscall
overhead. however, stdio may be measurably faster.

if in the future there are toolchains that can do the same thing
globally without introducing linking bugs, it might be worth
considering removing these workarounds.

configure: test not just compiling but linking with -march/-mtune

pcc wrongly passes any option beginning with -m to the linker, and
will break at link time if these options were added to CFLAGS. testing
linking lets us catch this at configure time and skip them.

correct locking in stdio functions that tried to be lock-free

these functions must behave as if they obtain the lock via flockfile
to satisfy POSIX requirements. since another thread can provably hold
the lock when they are called, they must wait to obtain the lock
before they can return, even if the correct return value could be
obtained without locking. in the case of fclose and freopen, failure
to do so could cause correct (albeit obscure) programs to crash or
otherwise misbehave; in the case of feof, ferror, and fwide, failure
to obtain the lock could sometimes return incorrect results. in any
case, having these functions proceed and return while another thread
held the lock was wrong.

greatly improve freopen behavior

1. don't open /dev/null just as a basis to copy flags; use shared
__fmodeflags function to get the right file flags for the mode.

2. handle the case (probably invalid, but whatever) case where the
original stream's file descriptor was closed; previously, the logic
re-closed it.

3. accept the "e" mode flag for close-on-exec; update dup3 to fallback
to using dup2 so we can simply call __dup3 instead of putting fallback
logic in freopen itself.

remove useless failure-check from freopen (can't happen)

simplify logic in stpcpy; avoid copying first aligned byte twice

gcc seems to be generating identical or near-identical code for both
versions, but the newer code is more expressive of what it's doing.

fix issues with wait constants in stdlib.h

the W* namespace is not reserved, so the nonstandard ones must be
moved under extension features. also WNOHANG and WUNTRACED were
missing.

as an extension, have putenv("VAR") behave as unsetenv("VAR")

the behavior of putenv is left undefined if the argument does not
contain an equal sign, but traditional implementations behave this way
and gnulib replaces putenv if it doesn't do this.

accept "nan(n-char-sequence)" in strtod/scanf functions

this will prevent gnulib from wrapping our strtod to handle this
useless feature.

fix copy/paste error in popen changes that broke signals

signal mask was not being restored after fork, but instead blocked again.

complex: make _Complex_I work with gcc -std=c99 -pedantic-errors

support looking up thread-local objects with dlsym

fix breakage in dlsym for looking up RTLD_DEFAULT, etc.

this was broken during the early dynamic-linked TLS commits, which
rearranged some of the code for handling new relocation types.

fix struct stat size/padding on microblaze

fix usage of locks with vfork

__release_ptc() is only valid in the parent; if it's performed in the
child, the lock will be unlocked early then double-unlocked later,
corrupting the lock state.

fix crashes in static-linked multithreaded programs without TLS

fix order of syscall args for microblaze clone syscall

with this commit, based on testing with patches to qemu which are not
yet upstream,

use $CC rather than "$CC" in configure script

this is necessary to allow $CC with arguments in it

inline syscalls for microblaze

ensure microblaze __set_thread_area returns success

since it did not set the return-value register, the caller could
wrongly interpret this as failure.

better support for reverse-endian variants of arm/mips/microblaze

these macros are supported by more compilers

avoid raising spurious division-by-zero exception in printf

floating point environment/exceptions support for mips

fix parent-memory-clobber in posix_spawn (environ)

overhaul system() and popen() to use vfork; fix various related bugs

since we target systems without overcommit, special care should be
taken that system() and popen(), like posix_spawn(), do not fail in
processes whose commit charges are too high to allow ordinary forking.

this in turn requires special precautions to ensure that the parent
process's signal handlers do not end up running in the shared-memory
child, where they could corrupt the state of the parent process.

popen has also been updated to use pipe2, so it does not have a
fd-leak race in multi-threaded programs. since pipe2 is missing on
older kernels, (non-atomic) emulation has been added.

some silly bugs in the old code should be gone too.

fix (hopefully; untested) completely broken/incomplete microblaze sigsetjmp

fix microblaze asm relocations for shared libc

only @PLT relocations are considered functions for purposes of
-Bsymbolic-functions, so always use @PLT. it should not hurt in the
static-linked case.

assert() is supposed to have type void

add memmem function (gnu extension)

based on strstr. passes gnulib tests and a few quick checks of my own.

microblaze TLS relocation support, completely untested

add support for TLS variant I, presently needed for arm and mips

despite documentation that makes it sound a lot different, the only
ABI-constraint difference between TLS variants II and I seems to be
that variant II stores the initial TLS segment immediately below the
thread pointer (i.e. the thread pointer points to the end of it) and
variant I stores the initial TLS segment above the thread pointer,
requiring the thread descriptor to be stored below. the actual value
stored in the thread pointer register also tends to have per-arch
random offsets applied to it for silly micro-optimization purposes.

with these changes applied, TLS should be basically working on all
supported archs except microblaze. I'm still working on getting the
necessary information and a working toolchain that can build TLS
binaries for microblaze, but in theory, static-linked programs with
TLS and dynamic-linked programs where only the main executable uses
TLS should already work on microblaze.

alignment constraints have not yet been heavily tested, so it's
possible that this code does not always align TLS segments correctly
on archs that need TLS variant I.

block uid/gid changes during posix_spawn

usage of vfork creates a situation where a process of lower privilege
may momentarily have write access to the memory of a process of higher
privilege.

consider the case of a multi-threaded suid program which is calling
posix_spawn in one thread while another thread drops the elevated
privileges then runs untrusted (relative to the elevated privilege)
code as the original invoking user. this untrusted code can then
potentially modify the data the child process will use before calling
exec, for example changing the pathname or arguments that will be
passed to exec.

note that if vfork is implemented as fork, the lock will not be held
until the child execs, but since memory is not shared it does not
matter.

fix overlap of thread stacks with thread tls segments

fix main program TLS alignment for dynamic-linked programs

this change brings the behavior in line with the static-linked code,
which seems to be correct.

workaround broken hidden-visibility handling in pcc

with this change, pcc-built musl libc.so seems to work correctly. the
problem is that pcc generates GOT lookups for external-linkage symbols
even if they are hidden, rather than using GOT-relative addressing.
the entire reason we're using hidden visibility on the __libc object
is to make it accessible prior to relocations -- not to mention
inexpensive to access. unfortunately, the workaround makes it even
more expensive on pcc.

when the pcc issue is fixed, an appropriate version test should be
added so new pcc can use the much more efficient variant.

ensure pointer decay in inline-asm arg for i386 syscall6

this is actually a rather subtle issue: do arrays decay to pointers
when used as inline asm args? gcc says yes, but currently pcc says no.
hopefully this discrepency in pcc will be fixed, but since the
behavior is not clearly defined anywhere I can find, I'm using an
explicit operation to cause the decay to occur.

fix namespace clash (libc) in dynlink.c

this makes it so the #undef libc and __libc name are no longer needed,
which were problematic because the "accessor function" mode for
accessing the libc struct could not be used, breaking build on any
compiler without (working) visibility.

remove dead code from dynamic linker

comment possibly-confusing i386 vsyscall asm

avoid the thread-ptr-init behavior of sigaction when not installing handler

this is necessary because posix_spawn calls sigaction after vfork, and
if the thread pointer is not already initialized, initializing it in
the child corrupts the parent process's state.

i386 vsyscall support (vdso-provided sysenter/syscall instruction based)

this doubles the performance of the fastest syscalls on the atom I
tested it on; improvement is reportedly much more dramatic on
worst-case cpus. cannot be used for cancellable syscalls.

ensure that buffer for decoding auxv at startup is initially zero

clean up and refactor program initialization

the code in __libc_start_main is now responsible for parsing auxv,
rather than duplicating the parsing all over the place. this should
shave off a few cycles and some code size. __init_libc is left as an
external-linkage function despite the fact that it could be static, to
prevent it from being inlined and permanently wasting stack space when
main is called.

a few other minor changes are included, like eliminating per-thread
ssp canaries (they were likely broken when combined with certain
dlopen usages, and completely unnecessary) and some other unnecessary
checks. since this code gets linked into every program, it should be
as small and simple as possible.

fix breakage due to initializing thread pointer when loading libs

at initial program load, all libraries must be loaded before the
thread pointer can be setup, since the TP-relative addresses of all
initial TLS objects must be constant.

make new TLS setup block even implementation-internals signals

this is needed to ensure async-cancel-safety, i.e. to make it safe to
access TLS objects when async cancellation is enabled. otherwise, if
cancellation were acter upon after the atomic fetch/add but before the
thread saved the obtained memory, another access to the same TLS in
the cancellation handler could end up performing the atomic fetch/add
again, consuming more memory than is actually available and
overflowing into other objects on the heap.

don't crash if TLS library is loaded into process with no thread pointer

fix buggy TLS size/alignment computations in static-linked TLS

fix symbol acceptance/rejection rules for TLS

symbol value of 0 is not "undefined" for TLS; it's the address of the
first symbol in the TLS segment. however, non-definition TLS
references also have values of 0, so check the section.

hopefully the new logic is more clear, too.

TLS fixes, mainly alignment handling

compute offsets from the thread pointer statically when loading the
library, rather than repeating the logic on each thread creation. not
only is the latter less efficient at runtime; it also fails to provide
solid guarantees that the offsets will remain the same when the
initial alignment of memory is different. the new alignment handling
is both more rigorous and simpler.

the old code was also clobbering TLS bss with random image data in
some cases due to using tls_size (size of TLS segment) instead of
tls_len (length of the TLS data image).

fix/improve shared library ctor/dtor handling, allow recursive dlopen

some libraries call dlopen from their constructors, resulting in
recursive calls to dlopen. previously, this resulted in deadlock. I'm
now unlocking the dlopen lock before running constructors (this is
especially important since the lock also blocked pthread_create and
was being held while application code runs!) and using a separate
recursive mutex protecting the ctor/dtor state instead.

in order to prevent the same ctor from being called more than once, a
module is considered "constructed" just before the ctor runs.

also, switch from using atexit to register each dtor to using a single
atexit call to register the dynamic linker's dtor processing as just
one handler. this is necessary because atexit performs allocation and
may fail, but the library has already been loaded and cannot be
backed-out at the time dtor registration is performed. this change
also ensures that all dtors run after all atexit functions, rather
than in mixed order.

small dynamic linker module search fix

libraries loaded more than once by pathname should not get shortnames
that would cause them to later be used to satisfy non-pathname load
requests.

support for TLS in dynamic-loaded (dlopen) modules

unlike other implementations, this one reserves memory for new TLS in
all pre-existing threads at dlopen-time, and dlopen will fail with no
resources consumed and no new libraries loaded if memory is not
available. memory is not immediately distributed to running threads;
that would be too complex and too costly. instead, assurances are made
that threads needing the new TLS can obtain it in an async-signal-safe
way from a buffer belonging to the dynamic linker/new module (via
atomic fetch-and-add based allocator).

I've re-appropriated the lock that was previously used for __synccall
(synchronizing set*id() syscalls between threads) as a general
pthread_create lock. it's a "backwards" rwlock where the "read"
operation is safe atomic modification of the live thread count, which
multiple threads can perform at the same time, and the "write"
operation is making sure the count does not increase during an
operation that depends on it remaining bounded (__synccall or dlopen).
in static-linked programs that don't use __synccall, this lock is a
no-op and has no cost.

fix race condition in dlopen

orig_tail was being saved before the lock was obtained, allowing
dlopen failure to roll-back other dlopens that had succeeded.

fix incorrect TLS reloc macro names in x86_64 reloc.h

dynamic-linked TLS support for everything but dlopen'd libs

currently, only i386 is tested. x86_64 and arm should probably work.
the necessary relocation types for mips and microblaze have not been
added because I don't understand how they're supposed to work, and I'm
not even sure if it's defined yet on microblaze. I may be able to
reverse engineer the requirements out of gcc/binutils output.

remove freeing of dynamic linker data when dlopen/dlsym are not used

this was an optimization to save/recover a minimal amount of extra
memory for use by malloc, that's becoming increasingly costly to keep
around. freeing this data:

1. breaks debugging with gdb (it can't find library symbols)
2. breaks thread-local storage in shared libraries

it would be possible to disable freeing when TLS is used, but in
addition to the above breakages, tracking whether dlopen/dlsym is used
adds a cost to every symbol lookup, possibly making program startup
slower for large programs. combined with the complexity, it's not
worth it. we already save/recover plenty of memory in the dynamic
linker with reclaim_gaps.

beginnings of full TLS support in shared libraries

this code will not work yet because the necessary relocations are not
supported, and cannot be supported without some internal changes to
how relocation processing works (coming soon).

partial TLS support for dynamic-linked programs

only TLS in the main program is supported so far; TLS defined in
shared libraries will not work yet.

TLS (GNU/C11 thread-local storage) support for static-linked programs

the design for TLS in dynamic-linked programs is mostly complete too,
but I have not yet implemented it. cost is nonzero but still low for
programs which do not use TLS and/or do not use threads (a few hundred
bytes of new code, plus dependency on memcpy). i believe it can be
made smaller at some point by merging __init_tls and __init_security
into __libc_start_main and avoiding duplicate auxv-parsing code.

at the same time, I've also slightly changed the logic pthread_create
uses to allocate guard pages to ensure that guard pages are not
counted towards commit charge.

tell the assembler to mark all files as not requiring executable stack

for some reason this option is undocumented. not sure when it was
added, so I'm using a configure test. gcc was already setting the mark
correctly for C files, but assembler source files would need ugly
.note boilerplate in every single file to achieve this without the
option to the assembler.

blame whoever thought it would be a good idea to make the stack
executable by default rather than doing it the other way around...

add getopt reset support

based on proposed patches by Daniel Cegiełka, with minor changes:
- use a weak symbol for optreset so it doesn't clash with namespace
- also reset optpos (position in multi-option arg like -lR)
- also make getopt_long support reset

protect sem_open against cancellation

also fix one minor bug: failure to free the early-reserved slot when
the semaphore later found to already be mapped.

overhaul sem_open

this function was overly complicated and not even obviously correct.
avoid using openat/linkat just like in shm_open, and instead expand
pathname using code shared with shm_open. remove bogus (and dangerous,
with priorities) use of spinlocks.

this commit also heavily streamlines the code and ensures there are no
failure cases that can happen after a new semaphore has been created
in the filesystem, since that case is unreportable.

clean up, bugfixes, and general improvement for shm_open/shm_unlink

1. don't make non-cloexec file descriptors
2. cancellation safety (cleanup handlers were missing, now unneeded)
3. share name validation/mapping code between open/unlink functions
4. avoid wasteful/slow syscalls

define some _POSIX_* macros that were omitted; required for XSI conformance

more close-on-exec fixes, mostly using new "e" flag to fopen

add 'e' modifier (close-on-exec) to fopen and fdopen

this feature will be in the next version of POSIX, and can be used
internally immediately. there are many internal uses of fopen where
close-on-exec is needed to fix bugs.

fix some more O_CLOEXEC/SOCK_CLOEXEC issues

always expose accept4

it will be in the next version of POSIX

always expose dup3 and pipe2

they will be in the next version of POSIX

move accept4, dup3, and pipe2 to non-linux-specific locations

these interfaces have been adopted by the Austin Group for inclusion
in the next version of POSIX.

emulate SOCK_CLOEXEC and SOCK_NONBLOCK for old (pre-2.6.27) kernels

also update syslog to use SOCK_CLOEXEC rather than separate fcntl
step, to make it safe in multithreaded programs that run external
programs.

emulation is not atomic; it could be made atomic by holding a lock on
forking during the operation, but this seems like overkill. my goal is
not to achieve perfect behavior on old kernels (which have plenty of
other imperfect behavior already) but to avoid catastrophic breakage
in (1) syslog, which would give no output on old kernels with the
change to use SOCK_CLOEXEC, and (2) programs built on a new kernel
where configure scripts detected a working SOCK_CLOEXEC, which later
get run on older kernels (they may otherwise fail to work completely).

sem_open should make process-shared semaphores

this did not matter because we don't yet treat process-shared special.
when private futex support is added, however, it will matter.

use O_CLOEXEC to open semaphore files in sem_open

fix some indention-with-spaces that crept in

microblaze port

based on initial work by rdp, with heavy modifications. some features
including threads are untested because qemu app-level emulation seems
to be broken and I do not have a proper system image for testing.

fix arm clone syscall bug (no effect unless app uses clone)

the code to exit the new thread/process after the start function
returns was mixed up in its syscall convention.

optimize strchrnul/strcspn not to scan string twice on no-match

when strchr fails, and important piece of information already
computed, the string length, is thrown away. have strchrnul (with
namespace protection) be the underlying function so this information
can be kept, and let strchr be a wrapper for it. this also allows
strcspn to be considerably faster in the case where the match set has
a single element that's not matched.

slightly cleaner strlen, also seems to compile to better code

testing with gcc 4.6.3 on x86, -Os, the old version does a duplicate
null byte check after the first loop. this is purely the compiler
being stupid, but the old code was also stupid and unintuitive in how
it expressed the check.

fix dirname to handle input of form "foo/" correctly

also optimized a bit.

fix handling of EINTR during close()

austin group interpretation for defect #529
(http://austingroupbugs.net/view.php?id=529) tightens the
requirements on close such that, if it returns with EINTR, the file
descriptor must not be closed. the linux kernel developers vehemently
disagree with this, and will not change it. we catch and remap EINTR
to EINPROGRESS, which the standard allows close() to return when the
operation was not finished but the file descriptor has been closed.

fix getaddrinfo to accept port 0 (zero)

new behavior can be summarized as:
inputs that parse completely as a decimal number are treated as one,
and rejected only if the result is out of 16-bit range.
inputs that do not parse as a decimal number (where strtoul leaves
anything left over in the input) are searched in /etc/services.

fix remaining IPC_64 issue (shmctl)

also cleanup cruft related to the issue

fix IPC_64 in msgctl too

fix broken semctl on systems that don't use IPC_64 flag

not tested on mips and arm; they may still be broken. x86_64 should be
ok now.

offer REALGCC variable to configure musl-gcc wrapper at runtime

this is useful when the underlying gcc is already a wrapper, which is
the case at least on some uclibc-based system images. it's also useful
for running an older/newer/nondefault version of gcc.

LFS64 alias for prlimit

issue reported/requested by Justin Cormack