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[rustc.git] / src / libcore / sync / atomic.rs
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@@ -1,13 +1,3 @@
-// Copyright 2012-2014 The Rust Project Developers. See the COPYRIGHT
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-// http://rust-lang.org/COPYRIGHT.
-//
-// Licensed under the Apache License, Version 2.0 <LICENSE-APACHE or
-// http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0> or the MIT license
-// <LICENSE-MIT or http://opensource.org/licenses/MIT>, at your
-// option. This file may not be copied, modified, or distributed
-// except according to those terms.
-
 //! Atomic types
 //!
 //! Atomic types provide primitive shared-memory communication between
 //! types.
 //!
 //! This module defines atomic versions of a select number of primitive
-//! types, including `AtomicBool`, `AtomicIsize`, and `AtomicUsize`.
+//! types, including [`AtomicBool`], [`AtomicIsize`], [`AtomicUsize`],
+//! [`AtomicI8`], [`AtomicU16`], etc.
 //! Atomic types present operations that, when used correctly, synchronize
 //! updates between threads.
 //!
-//! Each method takes an `Ordering` which represents the strength of
+//! [`AtomicBool`]: struct.AtomicBool.html
+//! [`AtomicIsize`]: struct.AtomicIsize.html
+//! [`AtomicUsize`]: struct.AtomicUsize.html
+//! [`AtomicI8`]: struct.AtomicI8.html
+//! [`AtomicU16`]: struct.AtomicU16.html
+//!
+//! Each method takes an [`Ordering`] which represents the strength of
 //! the memory barrier for that operation. These orderings are the
-//! same as [LLVM atomic orderings][1]. For more information see the [nomicon][2].
+//! same as the [C++20 atomic orderings][1]. For more information see the [nomicon][2].
 //!
-//! [1]: http://llvm.org/docs/LangRef.html#memory-model-for-concurrent-operations
+//! [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+//!
+//! [1]: https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order
 //! [2]: ../../../nomicon/atomics.html
 //!
-//! Atomic variables are safe to share between threads (they implement `Sync`)
+//! Atomic variables are safe to share between threads (they implement [`Sync`])
 //! but they do not themselves provide the mechanism for sharing and follow the
-//! [threading model](../../../std/thread/index.html#the-threading-model) of rust.
-//! The most common way to share an atomic variable is to put it into an `Arc` (an
+//! [threading model](../../../std/thread/index.html#the-threading-model) of Rust.
+//! The most common way to share an atomic variable is to put it into an [`Arc`][arc] (an
 //! atomically-reference-counted shared pointer).
 //!
-//! Most atomic types may be stored in static variables, initialized using
-//! the provided static initializers like `ATOMIC_BOOL_INIT`. Atomic statics
+//! [`Sync`]: ../../marker/trait.Sync.html
+//! [arc]: ../../../std/sync/struct.Arc.html
+//!
+//! Atomic types may be stored in static variables, initialized using
+//! the constant initializers like [`AtomicBool::new`]. Atomic statics
 //! are often used for lazy global initialization.
 //!
+//! [`AtomicBool::new`]: struct.AtomicBool.html#method.new
+//!
+//! # Portability
+//!
+//! All atomic types in this module are guaranteed to be [lock-free] if they're
+//! available. This means they don't internally acquire a global mutex. Atomic
+//! types and operations are not guaranteed to be wait-free. This means that
+//! operations like `fetch_or` may be implemented with a compare-and-swap loop.
+//!
+//! Atomic operations may be implemented at the instruction layer with
+//! larger-size atomics. For example some platforms use 4-byte atomic
+//! instructions to implement `AtomicI8`. Note that this emulation should not
+//! have an impact on correctness of code, it's just something to be aware of.
+//!
+//! The atomic types in this module may not be available on all platforms. The
+//! atomic types here are all widely available, however, and can generally be
+//! relied upon existing. Some notable exceptions are:
+//!
+//! * PowerPC and MIPS platforms with 32-bit pointers do not have `AtomicU64` or
+//!   `AtomicI64` types.
+//! * ARM platforms like `armv5te` that aren't for Linux do not have any atomics
+//!   at all.
+//! * ARM targets with `thumbv6m` do not have atomic operations at all.
+//!
+//! Note that future platforms may be added that also do not have support for
+//! some atomic operations. Maximally portable code will want to be careful
+//! about which atomic types are used. `AtomicUsize` and `AtomicIsize` are
+//! generally the most portable, but even then they're not available everywhere.
+//! For reference, the `std` library requires pointer-sized atomics, although
+//! `core` does not.
+//!
+//! Currently you'll need to use `#[cfg(target_arch)]` primarily to
+//! conditionally compile in code with atomics. There is an unstable
+//! `#[cfg(target_has_atomic)]` as well which may be stabilized in the future.
+//!
+//! [lock-free]: https://en.wikipedia.org/wiki/Non-blocking_algorithm
 //!
 //! # Examples
 //!
 //! Keep a global count of live threads:
 //!
 //! ```
-//! use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering, ATOMIC_USIZE_INIT};
+//! use std::sync::atomic::{AtomicUsize, Ordering};
 //!
-//! static GLOBAL_THREAD_COUNT: AtomicUsize = ATOMIC_USIZE_INIT;
+//! static GLOBAL_THREAD_COUNT: AtomicUsize = AtomicUsize::new(0);
 //!
 //! let old_thread_count = GLOBAL_THREAD_COUNT.fetch_add(1, Ordering::SeqCst);
 //! println!("live threads: {}", old_thread_count + 1);
 //! ```
 
 #![stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
-#![cfg_attr(not(target_has_atomic = "8"), allow(dead_code))]
-#![cfg_attr(not(target_has_atomic = "8"), allow(unused_imports))]
+#![cfg_attr(not(target_has_atomic_load_store = "8"), allow(dead_code))]
+#![cfg_attr(not(target_has_atomic_load_store = "8"), allow(unused_imports))]
 
 use self::Ordering::*;
 
-use intrinsics;
-use cell::UnsafeCell;
-use fmt;
+use crate::cell::UnsafeCell;
+use crate::fmt;
+use crate::intrinsics;
+
+use crate::hint::spin_loop;
+
+/// Signals the processor that it is inside a busy-wait spin-loop ("spin lock").
+///
+/// Upon receiving spin-loop signal the processor can optimize its behavior by, for example, saving
+/// power or switching hyper-threads.
+///
+/// This function is different from [`std::thread::yield_now`] which directly yields to the
+/// system's scheduler, whereas `spin_loop_hint` does not interact with the operating system.
+///
+/// A common use case for `spin_loop_hint` is implementing bounded optimistic spinning in a CAS
+/// loop in synchronization primitives. To avoid problems like priority inversion, it is strongly
+/// recommended that the spin loop is terminated after a finite amount of iterations and an
+/// appropriate blocking syscall is made.
+///
+/// **Note**: On platforms that do not support receiving spin-loop hints this function does not
+/// do anything at all.
+///
+/// [`std::thread::yield_now`]: ../../../std/thread/fn.yield_now.html
+/// [`std::thread::sleep`]: ../../../std/thread/fn.sleep.html
+/// [`std::sync::Mutex`]: ../../../std/sync/struct.Mutex.html
+#[inline]
+#[stable(feature = "spin_loop_hint", since = "1.24.0")]
+pub fn spin_loop_hint() {
+    spin_loop()
+}
 
 /// A boolean type which can be safely shared between threads.
 ///
-/// This type has the same in-memory representation as a `bool`.
-#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+/// This type has the same in-memory representation as a [`bool`].
+///
+/// **Note**: This type is only available on platforms that support atomic
+/// loads and stores of `u8`.
+///
+/// [`bool`]: ../../../std/primitive.bool.html
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+#[repr(C, align(1))]
 pub struct AtomicBool {
     v: UnsafeCell<u8>,
 }
 
-#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 impl Default for AtomicBool {
     /// Creates an `AtomicBool` initialized to `false`.
@@ -103,85 +174,148 @@ impl Default for AtomicBool {
 }
 
 // Send is implicitly implemented for AtomicBool.
-#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 unsafe impl Sync for AtomicBool {}
 
 /// A raw pointer type which can be safely shared between threads.
 ///
 /// This type has the same in-memory representation as a `*mut T`.
-#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
+///
+/// **Note**: This type is only available on platforms that support atomic
+/// loads and stores of pointers. Its size depends on the target pointer's size.
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+#[cfg_attr(target_pointer_width = "16", repr(C, align(2)))]
+#[cfg_attr(target_pointer_width = "32", repr(C, align(4)))]
+#[cfg_attr(target_pointer_width = "64", repr(C, align(8)))]
 pub struct AtomicPtr<T> {
     p: UnsafeCell<*mut T>,
 }
 
-#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 impl<T> Default for AtomicPtr<T> {
     /// Creates a null `AtomicPtr<T>`.
     fn default() -> AtomicPtr<T> {
-        AtomicPtr::new(::ptr::null_mut())
+        AtomicPtr::new(crate::ptr::null_mut())
     }
 }
 
-#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 unsafe impl<T> Send for AtomicPtr<T> {}
-#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 unsafe impl<T> Sync for AtomicPtr<T> {}
 
 /// Atomic memory orderings
 ///
-/// Memory orderings limit the ways that both the compiler and CPU may reorder
-/// instructions around atomic operations. At its most restrictive,
-/// "sequentially consistent" atomics allow neither reads nor writes
-/// to be moved either before or after the atomic operation; on the other end
-/// "relaxed" atomics allow all reorderings.
+/// Memory orderings specify the way atomic operations synchronize memory.
+/// In its weakest [`Relaxed`][Ordering::Relaxed], only the memory directly touched by the
+/// operation is synchronized. On the other hand, a store-load pair of [`SeqCst`][Ordering::SeqCst]
+/// operations synchronize other memory while additionally preserving a total order of such
+/// operations across all threads.
+///
+/// Rust's memory orderings are [the same as those of
+/// C++20](https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order).
 ///
-/// Rust's memory orderings are [the same as
-/// LLVM's](http://llvm.org/docs/LangRef.html#memory-model-for-concurrent-operations).
+/// For more information see the [nomicon].
 ///
-/// For more information see the [nomicon][1].
-/// [1]: ../../../nomicon/atomics.html
+/// [nomicon]: ../../../nomicon/atomics.html
+/// [Ordering::Relaxed]: #variant.Relaxed
+/// [Ordering::SeqCst]: #variant.SeqCst
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
-#[derive(Copy, Clone, Debug)]
+#[derive(Copy, Clone, Debug, Eq, PartialEq, Hash)]
+#[non_exhaustive]
 pub enum Ordering {
-    /// No ordering constraints, only atomic operations. Corresponds to LLVM's
-    /// `Monotonic` ordering.
+    /// No ordering constraints, only atomic operations.
+    ///
+    /// Corresponds to [`memory_order_relaxed`] in C++20.
+    ///
+    /// [`memory_order_relaxed`]: https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order#Relaxed_ordering
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     Relaxed,
-    /// When coupled with a store, all previous writes become visible
-    /// to the other threads that perform a load with `Acquire` ordering
-    /// on the same value.
+    /// When coupled with a store, all previous operations become ordered
+    /// before any load of this value with [`Acquire`] (or stronger) ordering.
+    /// In particular, all previous writes become visible to all threads
+    /// that perform an [`Acquire`] (or stronger) load of this value.
+    ///
+    /// Notice that using this ordering for an operation that combines loads
+    /// and stores leads to a [`Relaxed`] load operation!
+    ///
+    /// This ordering is only applicable for operations that can perform a store.
+    ///
+    /// Corresponds to [`memory_order_release`] in C++20.
+    ///
+    /// [`Release`]: #variant.Release
+    /// [`Acquire`]: #variant.Acquire
+    /// [`Relaxed`]: #variant.Relaxed
+    /// [`memory_order_release`]: https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order#Release-Acquire_ordering
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     Release,
-    /// When coupled with a load, all subsequent loads will see data
-    /// written before a store with `Release` ordering on the same value
-    /// in other threads.
+    /// When coupled with a load, if the loaded value was written by a store operation with
+    /// [`Release`] (or stronger) ordering, then all subsequent operations
+    /// become ordered after that store. In particular, all subsequent loads will see data
+    /// written before the store.
+    ///
+    /// Notice that using this ordering for an operation that combines loads
+    /// and stores leads to a [`Relaxed`] store operation!
+    ///
+    /// This ordering is only applicable for operations that can perform a load.
+    ///
+    /// Corresponds to [`memory_order_acquire`] in C++20.
+    ///
+    /// [`Acquire`]: #variant.Acquire
+    /// [`Release`]: #variant.Release
+    /// [`Relaxed`]: #variant.Relaxed
+    /// [`memory_order_acquire`]: https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order#Release-Acquire_ordering
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     Acquire,
-    /// When coupled with a load, uses `Acquire` ordering, and with a store
-    /// `Release` ordering.
+    /// Has the effects of both [`Acquire`] and [`Release`] together:
+    /// For loads it uses [`Acquire`] ordering. For stores it uses the [`Release`] ordering.
+    ///
+    /// Notice that in the case of `compare_and_swap`, it is possible that the operation ends up
+    /// not performing any store and hence it has just [`Acquire`] ordering. However,
+    /// `AcqRel` will never perform [`Relaxed`] accesses.
+    ///
+    /// This ordering is only applicable for operations that combine both loads and stores.
+    ///
+    /// Corresponds to [`memory_order_acq_rel`] in C++20.
+    ///
+    /// [`memory_order_acq_rel`]: https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order#Release-Acquire_ordering
+    /// [`Acquire`]: #variant.Acquire
+    /// [`Release`]: #variant.Release
+    /// [`Relaxed`]: #variant.Relaxed
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     AcqRel,
-    /// Like `AcqRel` with the additional guarantee that all threads see all
+    /// Like [`Acquire`]/[`Release`]/[`AcqRel`] (for load, store, and load-with-store
+    /// operations, respectively) with the additional guarantee that all threads see all
     /// sequentially consistent operations in the same order.
+    ///
+    /// Corresponds to [`memory_order_seq_cst`] in C++20.
+    ///
+    /// [`memory_order_seq_cst`]: https://en.cppreference.com/w/cpp/atomic/memory_order#Sequentially-consistent_ordering
+    /// [`Acquire`]: #variant.Acquire
+    /// [`Release`]: #variant.Release
+    /// [`AcqRel`]: #variant.AcqRel
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     SeqCst,
-    // Prevent exhaustive matching to allow for future extension
-    #[doc(hidden)]
-    #[unstable(feature = "future_atomic_orderings", issue = "0")]
-    __Nonexhaustive,
 }
 
-/// An `AtomicBool` initialized to `false`.
-#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+/// An [`AtomicBool`] initialized to `false`.
+///
+/// [`AtomicBool`]: struct.AtomicBool.html
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+#[rustc_deprecated(
+    since = "1.34.0",
+    reason = "the `new` function is now preferred",
+    suggestion = "AtomicBool::new(false)"
+)]
 pub const ATOMIC_BOOL_INIT: AtomicBool = AtomicBool::new(false);
 
-#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 impl AtomicBool {
     /// Creates a new `AtomicBool`.
     ///
@@ -195,15 +329,18 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[rustc_const_stable(feature = "const_atomic_new", since = "1.32.0")]
     pub const fn new(v: bool) -> AtomicBool {
         AtomicBool { v: UnsafeCell::new(v as u8) }
     }
 
-    /// Returns a mutable reference to the underlying `bool`.
+    /// Returns a mutable reference to the underlying [`bool`].
     ///
     /// This is safe because the mutable reference guarantees that no other threads are
     /// concurrently accessing the atomic data.
     ///
+    /// [`bool`]: ../../../std/primitive.bool.html
+    ///
     /// # Examples
     ///
     /// ```
@@ -217,6 +354,7 @@ impl AtomicBool {
     #[inline]
     #[stable(feature = "atomic_access", since = "1.15.0")]
     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut bool {
+        // SAFETY: the mutable reference guarantees unique ownership.
         unsafe { &mut *(self.v.get() as *mut bool) }
     }
 
@@ -236,21 +374,24 @@ impl AtomicBool {
     #[inline]
     #[stable(feature = "atomic_access", since = "1.15.0")]
     pub fn into_inner(self) -> bool {
-        unsafe { self.v.into_inner() != 0 }
+        self.v.into_inner() != 0
     }
 
     /// Loads a value from the bool.
     ///
     /// `load` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
-    /// of this operation.
+    /// of this operation. Possible values are [`SeqCst`], [`Acquire`] and [`Relaxed`].
     ///
     /// # Panics
     ///
     /// Panics if `order` is [`Release`] or [`AcqRel`].
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
     /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
-    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+    /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -264,15 +405,26 @@ impl AtomicBool {
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     pub fn load(&self, order: Ordering) -> bool {
+        // SAFETY: any data races are prevented by atomic intrinsics and the raw
+        // pointer passed in is valid because we got it from a reference.
         unsafe { atomic_load(self.v.get(), order) != 0 }
     }
 
     /// Stores a value into the bool.
     ///
     /// `store` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
-    /// of this operation.
+    /// of this operation. Possible values are [`SeqCst`], [`Release`] and [`Relaxed`].
+    ///
+    /// # Panics
+    ///
+    /// Panics if `order` is [`Acquire`] or [`AcqRel`].
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+    /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -284,24 +436,30 @@ impl AtomicBool {
     /// some_bool.store(false, Ordering::Relaxed);
     /// assert_eq!(some_bool.load(Ordering::Relaxed), false);
     /// ```
-    ///
-    /// # Panics
-    ///
-    /// Panics if `order` is `Acquire` or `AcqRel`.
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     pub fn store(&self, val: bool, order: Ordering) {
+        // SAFETY: any data races are prevented by atomic intrinsics and the raw
+        // pointer passed in is valid because we got it from a reference.
         unsafe {
             atomic_store(self.v.get(), val as u8, order);
         }
     }
 
-    /// Stores a value into the bool, returning the old value.
+    /// Stores a value into the bool, returning the previous value.
     ///
     /// `swap` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
-    /// of this operation.
+    /// of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+    /// [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+    /// using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on `u8`.
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -315,19 +473,32 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[cfg(target_has_atomic = "8")]
     pub fn swap(&self, val: bool, order: Ordering) -> bool {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe { atomic_swap(self.v.get(), val as u8, order) != 0 }
     }
 
-    /// Stores a value into the `bool` if the current value is the same as the `current` value.
+    /// Stores a value into the [`bool`] if the current value is the same as the `current` value.
     ///
     /// The return value is always the previous value. If it is equal to `current`, then the value
     /// was updated.
     ///
     /// `compare_and_swap` also takes an [`Ordering`] argument which describes the memory
-    /// ordering of this operation.
+    /// ordering of this operation. Notice that even when using [`AcqRel`], the operation
+    /// might fail and hence just perform an `Acquire` load, but not have `Release` semantics.
+    /// Using [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`] if it
+    /// happens, and using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on `u8`.
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+    /// [`bool`]: ../../../std/primitive.bool.html
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -344,6 +515,7 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[cfg(target_has_atomic = "8")]
     pub fn compare_and_swap(&self, current: bool, new: bool, order: Ordering) -> bool {
         match self.compare_exchange(current, new, order, strongest_failure_ordering(order)) {
             Ok(x) => x,
@@ -351,7 +523,7 @@ impl AtomicBool {
         }
     }
 
-    /// Stores a value into the `bool` if the current value is the same as the `current` value.
+    /// Stores a value into the [`bool`] if the current value is the same as the `current` value.
     ///
     /// The return value is a result indicating whether the new value was written and containing
     /// the previous value. On success this value is guaranteed to be equal to `current`.
@@ -359,12 +531,20 @@ impl AtomicBool {
     /// `compare_exchange` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory
     /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if the
     /// operation succeeds while the second describes the required ordering when the
-    /// operation fails. The failure ordering can't be [`Release`] or [`AcqRel`] and must
-    /// be equivalent or weaker than the success ordering.
+    /// operation fails. Using [`Acquire`] as success ordering makes the store part
+    /// of this operation [`Relaxed`], and using [`Release`] makes the successful load
+    /// [`Relaxed`]. The failure ordering can only be [`SeqCst`], [`Acquire`] or [`Relaxed`]
+    /// and must be equivalent to or weaker than the success ordering.
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on `u8`.
     ///
+    /// [`bool`]: ../../../std/primitive.bool.html
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
     /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
-    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -388,12 +568,15 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "extended_compare_and_swap", since = "1.10.0")]
-    pub fn compare_exchange(&self,
-                            current: bool,
-                            new: bool,
-                            success: Ordering,
-                            failure: Ordering)
-                            -> Result<bool, bool> {
+    #[cfg(target_has_atomic = "8")]
+    pub fn compare_exchange(
+        &self,
+        current: bool,
+        new: bool,
+        success: Ordering,
+        failure: Ordering,
+    ) -> Result<bool, bool> {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         match unsafe {
             atomic_compare_exchange(self.v.get(), current as u8, new as u8, success, failure)
         } {
@@ -402,22 +585,31 @@ impl AtomicBool {
         }
     }
 
-    /// Stores a value into the `bool` if the current value is the same as the `current` value.
+    /// Stores a value into the [`bool`] if the current value is the same as the `current` value.
     ///
-    /// Unlike `compare_exchange`, this function is allowed to spuriously fail even when the
+    /// Unlike [`compare_exchange`], this function is allowed to spuriously fail even when the
     /// comparison succeeds, which can result in more efficient code on some platforms. The
     /// return value is a result indicating whether the new value was written and containing the
     /// previous value.
     ///
     /// `compare_exchange_weak` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory
-    /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if the operation
-    /// succeeds while the second describes the required ordering when the operation fails. The
-    /// failure ordering can't be [`Release`] or [`AcqRel`] and must be equivalent or
-    /// weaker than the success ordering.
+    /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if the
+    /// operation succeeds while the second describes the required ordering when the
+    /// operation fails. Using [`Acquire`] as success ordering makes the store part
+    /// of this operation [`Relaxed`], and using [`Release`] makes the successful load
+    /// [`Relaxed`]. The failure ordering can only be [`SeqCst`], [`Acquire`] or [`Relaxed`]
+    /// and must be equivalent to or weaker than the success ordering.
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on `u8`.
     ///
+    /// [`bool`]: ../../../std/primitive.bool.html
+    /// [`compare_exchange`]: #method.compare_exchange
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
     /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
-    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -437,12 +629,15 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "extended_compare_and_swap", since = "1.10.0")]
-    pub fn compare_exchange_weak(&self,
-                                 current: bool,
-                                 new: bool,
-                                 success: Ordering,
-                                 failure: Ordering)
-                                 -> Result<bool, bool> {
+    #[cfg(target_has_atomic = "8")]
+    pub fn compare_exchange_weak(
+        &self,
+        current: bool,
+        new: bool,
+        success: Ordering,
+        failure: Ordering,
+    ) -> Result<bool, bool> {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         match unsafe {
             atomic_compare_exchange_weak(self.v.get(), current as u8, new as u8, success, failure)
         } {
@@ -458,6 +653,19 @@ impl AtomicBool {
     ///
     /// Returns the previous value.
     ///
+    /// `fetch_and` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+    /// of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+    /// [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+    /// using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+    ///
+    /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on `u8`.
+    ///
     /// # Examples
     ///
     /// ```
@@ -477,7 +685,9 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[cfg(target_has_atomic = "8")]
     pub fn fetch_and(&self, val: bool, order: Ordering) -> bool {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe { atomic_and(self.v.get(), val as u8, order) != 0 }
     }
 
@@ -488,6 +698,19 @@ impl AtomicBool {
     ///
     /// Returns the previous value.
     ///
+    /// `fetch_nand` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+    /// of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+    /// [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+    /// using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on `u8`.
+    ///
+    /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    ///
     /// # Examples
     ///
     /// ```
@@ -508,21 +731,21 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[cfg(target_has_atomic = "8")]
     pub fn fetch_nand(&self, val: bool, order: Ordering) -> bool {
         // We can't use atomic_nand here because it can result in a bool with
         // an invalid value. This happens because the atomic operation is done
         // with an 8-bit integer internally, which would set the upper 7 bits.
-        // So we just use a compare-exchange loop instead, which is what the
-        // intrinsic actually expands to anyways on many platforms.
-        let mut old = self.load(Relaxed);
-        loop {
-            let new = !(old && val);
-            match self.compare_exchange_weak(old, new, order, Relaxed) {
-                Ok(_) => break,
-                Err(x) => old = x,
-            }
+        // So we just use fetch_xor or swap instead.
+        if val {
+            // !(x & true) == !x
+            // We must invert the bool.
+            self.fetch_xor(true, order)
+        } else {
+            // !(x & false) == true
+            // We must set the bool to true.
+            self.swap(true, order)
         }
-        old
     }
 
     /// Logical "or" with a boolean value.
@@ -532,6 +755,19 @@ impl AtomicBool {
     ///
     /// Returns the previous value.
     ///
+    /// `fetch_or` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+    /// of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+    /// [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+    /// using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on `u8`.
+    ///
+    /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    ///
     /// # Examples
     ///
     /// ```
@@ -551,7 +787,9 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[cfg(target_has_atomic = "8")]
     pub fn fetch_or(&self, val: bool, order: Ordering) -> bool {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe { atomic_or(self.v.get(), val as u8, order) != 0 }
     }
 
@@ -562,6 +800,19 @@ impl AtomicBool {
     ///
     /// Returns the previous value.
     ///
+    /// `fetch_xor` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+    /// of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+    /// [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+    /// using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on `u8`.
+    ///
+    /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    ///
     /// # Examples
     ///
     /// ```
@@ -581,12 +832,49 @@ impl AtomicBool {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[cfg(target_has_atomic = "8")]
     pub fn fetch_xor(&self, val: bool, order: Ordering) -> bool {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe { atomic_xor(self.v.get(), val as u8, order) != 0 }
     }
+
+    /// Returns a mutable pointer to the underlying [`bool`].
+    ///
+    /// Doing non-atomic reads and writes on the resulting integer can be a data race.
+    /// This method is mostly useful for FFI, where the function signature may use
+    /// `*mut bool` instead of `&AtomicBool`.
+    ///
+    /// Returning an `*mut` pointer from a shared reference to this atomic is safe because the
+    /// atomic types work with interior mutability. All modifications of an atomic change the value
+    /// through a shared reference, and can do so safely as long as they use atomic operations. Any
+    /// use of the returned raw pointer requires an `unsafe` block and still has to uphold the same
+    /// restriction: operations on it must be atomic.
+    ///
+    /// [`bool`]: ../../../std/primitive.bool.html
+    ///
+    /// # Examples
+    ///
+    /// ```ignore (extern-declaration)
+    /// # fn main() {
+    /// use std::sync::atomic::AtomicBool;
+    /// extern {
+    ///     fn my_atomic_op(arg: *mut bool);
+    /// }
+    ///
+    /// let mut atomic = AtomicBool::new(true);
+    /// unsafe {
+    ///     my_atomic_op(atomic.as_mut_ptr());
+    /// }
+    /// # }
+    /// ```
+    #[inline]
+    #[unstable(feature = "atomic_mut_ptr", reason = "recently added", issue = "66893")]
+    pub fn as_mut_ptr(&self) -> *mut bool {
+        self.v.get() as *mut bool
+    }
 }
 
-#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
 impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// Creates a new `AtomicPtr`.
     ///
@@ -600,6 +888,7 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[rustc_const_stable(feature = "const_atomic_new", since = "1.32.0")]
     pub const fn new(p: *mut T) -> AtomicPtr<T> {
         AtomicPtr { p: UnsafeCell::new(p) }
     }
@@ -621,6 +910,7 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     #[inline]
     #[stable(feature = "atomic_access", since = "1.15.0")]
     pub fn get_mut(&mut self) -> &mut *mut T {
+        // SAFETY: the mutable reference guarantees unique ownership.
         unsafe { &mut *self.p.get() }
     }
 
@@ -640,21 +930,24 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     #[inline]
     #[stable(feature = "atomic_access", since = "1.15.0")]
     pub fn into_inner(self) -> *mut T {
-        unsafe { self.p.into_inner() }
+        self.p.into_inner()
     }
 
     /// Loads a value from the pointer.
     ///
     /// `load` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
-    /// of this operation.
+    /// of this operation. Possible values are [`SeqCst`], [`Acquire`] and [`Relaxed`].
     ///
     /// # Panics
     ///
     /// Panics if `order` is [`Release`] or [`AcqRel`].
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
     /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
     /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+    /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -669,15 +962,25 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     pub fn load(&self, order: Ordering) -> *mut T {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe { atomic_load(self.p.get() as *mut usize, order) as *mut T }
     }
 
     /// Stores a value into the pointer.
     ///
     /// `store` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
-    /// of this operation.
+    /// of this operation. Possible values are [`SeqCst`], [`Release`] and [`Relaxed`].
+    ///
+    /// # Panics
+    ///
+    /// Panics if `order` is [`Acquire`] or [`AcqRel`].
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+    /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -691,24 +994,29 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     ///
     /// some_ptr.store(other_ptr, Ordering::Relaxed);
     /// ```
-    ///
-    /// # Panics
-    ///
-    /// Panics if `order` is `Acquire` or `AcqRel`.
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
     pub fn store(&self, ptr: *mut T, order: Ordering) {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe {
             atomic_store(self.p.get() as *mut usize, ptr as usize, order);
         }
     }
 
-    /// Stores a value into the pointer, returning the old value.
+    /// Stores a value into the pointer, returning the previous value.
     ///
     /// `swap` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
-    /// of this operation.
+    /// of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+    /// [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+    /// using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on pointers.
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -724,7 +1032,9 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
     pub fn swap(&self, ptr: *mut T, order: Ordering) -> *mut T {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe { atomic_swap(self.p.get() as *mut usize, ptr as usize, order) as *mut T }
     }
 
@@ -734,9 +1044,19 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// was updated.
     ///
     /// `compare_and_swap` also takes an [`Ordering`] argument which describes the memory
-    /// ordering of this operation.
+    /// ordering of this operation. Notice that even when using [`AcqRel`], the operation
+    /// might fail and hence just perform an `Acquire` load, but not have `Release` semantics.
+    /// Using [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`] if it
+    /// happens, and using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on pointers.
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+    /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -747,12 +1067,12 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// let some_ptr  = AtomicPtr::new(ptr);
     ///
     /// let other_ptr   = &mut 10;
-    /// let another_ptr = &mut 10;
     ///
-    /// let value = some_ptr.compare_and_swap(other_ptr, another_ptr, Ordering::Relaxed);
+    /// let value = some_ptr.compare_and_swap(ptr, other_ptr, Ordering::Relaxed);
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
+    #[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
     pub fn compare_and_swap(&self, current: *mut T, new: *mut T, order: Ordering) -> *mut T {
         match self.compare_exchange(current, new, order, strongest_failure_ordering(order)) {
             Ok(x) => x,
@@ -766,14 +1086,21 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// the previous value. On success this value is guaranteed to be equal to `current`.
     ///
     /// `compare_exchange` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory
-    /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if
-    /// the operation succeeds while the second describes the required ordering when
-    /// the operation fails. The failure ordering can't be [`Release`] or [`AcqRel`]
-    /// and must be equivalent or weaker than the success ordering.
+    /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if the
+    /// operation succeeds while the second describes the required ordering when the
+    /// operation fails. Using [`Acquire`] as success ordering makes the store part
+    /// of this operation [`Relaxed`], and using [`Release`] makes the successful load
+    /// [`Relaxed`]. The failure ordering can only be [`SeqCst`], [`Acquire`] or [`Relaxed`]
+    /// and must be equivalent to or weaker than the success ordering.
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on pointers.
     ///
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
     /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
-    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -784,25 +1111,29 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// let some_ptr  = AtomicPtr::new(ptr);
     ///
     /// let other_ptr   = &mut 10;
-    /// let another_ptr = &mut 10;
     ///
-    /// let value = some_ptr.compare_exchange(other_ptr, another_ptr,
+    /// let value = some_ptr.compare_exchange(ptr, other_ptr,
     ///                                       Ordering::SeqCst, Ordering::Relaxed);
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "extended_compare_and_swap", since = "1.10.0")]
-    pub fn compare_exchange(&self,
-                            current: *mut T,
-                            new: *mut T,
-                            success: Ordering,
-                            failure: Ordering)
-                            -> Result<*mut T, *mut T> {
+    #[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
+    pub fn compare_exchange(
+        &self,
+        current: *mut T,
+        new: *mut T,
+        success: Ordering,
+        failure: Ordering,
+    ) -> Result<*mut T, *mut T> {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe {
-            let res = atomic_compare_exchange(self.p.get() as *mut usize,
-                                              current as usize,
-                                              new as usize,
-                                              success,
-                                              failure);
+            let res = atomic_compare_exchange(
+                self.p.get() as *mut usize,
+                current as usize,
+                new as usize,
+                success,
+                failure,
+            );
             match res {
                 Ok(x) => Ok(x as *mut T),
                 Err(x) => Err(x as *mut T),
@@ -818,15 +1149,22 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// previous value.
     ///
     /// `compare_exchange_weak` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory
-    /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if the operation
-    /// succeeds while the second describes the required ordering when the operation fails. The
-    /// failure ordering can't be [`Release`] or [`AcqRel`] and must be equivalent or
-    /// weaker than the success ordering.
+    /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if the
+    /// operation succeeds while the second describes the required ordering when the
+    /// operation fails. Using [`Acquire`] as success ordering makes the store part
+    /// of this operation [`Relaxed`], and using [`Release`] makes the successful load
+    /// [`Relaxed`]. The failure ordering can only be [`SeqCst`], [`Acquire`] or [`Relaxed`]
+    /// and must be equivalent to or weaker than the success ordering.
+    ///
+    /// **Note:** This method is only available on platforms that support atomic
+    /// operations on pointers.
     ///
     /// [`compare_exchange`]: #method.compare_exchange
     /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+    /// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
     /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
-    /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+    /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+    /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
     ///
     /// # Examples
     ///
@@ -846,18 +1184,23 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     /// ```
     #[inline]
     #[stable(feature = "extended_compare_and_swap", since = "1.10.0")]
-    pub fn compare_exchange_weak(&self,
-                                 current: *mut T,
-                                 new: *mut T,
-                                 success: Ordering,
-                                 failure: Ordering)
-                                 -> Result<*mut T, *mut T> {
+    #[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
+    pub fn compare_exchange_weak(
+        &self,
+        current: *mut T,
+        new: *mut T,
+        success: Ordering,
+        failure: Ordering,
+    ) -> Result<*mut T, *mut T> {
+        // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
         unsafe {
-            let res = atomic_compare_exchange_weak(self.p.get() as *mut usize,
-                                                   current as usize,
-                                                   new as usize,
-                                                   success,
-                                                   failure);
+            let res = atomic_compare_exchange_weak(
+                self.p.get() as *mut usize,
+                current as usize,
+                new as usize,
+                success,
+                failure,
+            );
             match res {
                 Ok(x) => Ok(x as *mut T),
                 Err(x) => Err(x as *mut T),
@@ -866,22 +1209,82 @@ impl<T> AtomicPtr<T> {
     }
 }
 
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
+#[stable(feature = "atomic_bool_from", since = "1.24.0")]
+impl From<bool> for AtomicBool {
+    /// Converts a `bool` into an `AtomicBool`.
+    ///
+    /// # Examples
+    ///
+    /// ```
+    /// use std::sync::atomic::AtomicBool;
+    /// let atomic_bool = AtomicBool::from(true);
+    /// assert_eq!(format!("{:?}", atomic_bool), "true")
+    /// ```
+    #[inline]
+    fn from(b: bool) -> Self {
+        Self::new(b)
+    }
+}
+
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
+#[stable(feature = "atomic_from", since = "1.23.0")]
+impl<T> From<*mut T> for AtomicPtr<T> {
+    #[inline]
+    fn from(p: *mut T) -> Self {
+        Self::new(p)
+    }
+}
+
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 macro_rules! atomic_int {
-    ($stable:meta,
+    ($cfg_cas:meta,
+     $stable:meta,
      $stable_cxchg:meta,
      $stable_debug:meta,
      $stable_access:meta,
+     $stable_from:meta,
+     $stable_nand:meta,
+     $const_stable:meta,
+     $stable_init_const:meta,
+     $s_int_type:expr, $int_ref:expr,
+     $extra_feature:expr,
+     $min_fn:ident, $max_fn:ident,
+     $align:expr,
+     $atomic_new:expr,
      $int_type:ident $atomic_type:ident $atomic_init:ident) => {
         /// An integer type which can be safely shared between threads.
         ///
-        /// This type has the same in-memory representation as the underlying integer type.
+        /// This type has the same in-memory representation as the underlying
+        /// integer type, [`
+        #[doc = $s_int_type]
+        /// `](
+        #[doc = $int_ref]
+        /// ). For more about the differences between atomic types and
+        /// non-atomic types as well as information about the portability of
+        /// this type, please see the [module-level documentation].
+        ///
+        /// **Note:** This type is only available on platforms that support
+        /// atomic loads and stores of [`
+        #[doc = $s_int_type]
+        /// `](
+        #[doc = $int_ref]
+        /// ).
+        ///
+        /// [module-level documentation]: index.html
         #[$stable]
+        #[repr(C, align($align))]
         pub struct $atomic_type {
             v: UnsafeCell<$int_type>,
         }
 
         /// An atomic integer initialized to `0`.
-        #[$stable]
+        #[$stable_init_const]
+        #[rustc_deprecated(
+            since = "1.34.0",
+            reason = "the `new` function is now preferred",
+            suggestion = $atomic_new,
+        )]
         pub const $atomic_init: $atomic_type = $atomic_type::new(0);
 
         #[$stable]
@@ -891,12 +1294,20 @@ macro_rules! atomic_int {
             }
         }
 
+        #[$stable_from]
+        impl From<$int_type> for $atomic_type {
+            doc_comment! {
+                concat!(
+"Converts an `", stringify!($int_type), "` into an `", stringify!($atomic_type), "`."),
+                #[inline]
+                fn from(v: $int_type) -> Self { Self::new(v) }
+            }
+        }
+
         #[$stable_debug]
         impl fmt::Debug for $atomic_type {
-            fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
-                f.debug_tuple(stringify!($atomic_type))
-                 .field(&self.load(Ordering::SeqCst))
-                 .finish()
+            fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
+                fmt::Debug::fmt(&self.load(Ordering::SeqCst), f)
             }
         }
 
@@ -905,437 +1316,1013 @@ macro_rules! atomic_int {
         unsafe impl Sync for $atomic_type {}
 
         impl $atomic_type {
-            /// Creates a new atomic integer.
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::AtomicIsize;
-            ///
-            /// let atomic_forty_two  = AtomicIsize::new(42);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub const fn new(v: $int_type) -> Self {
-                $atomic_type {v: UnsafeCell::new(v)}
+            doc_comment! {
+                concat!("Creates a new atomic integer.
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::", stringify!($atomic_type), ";
+
+let atomic_forty_two = ", stringify!($atomic_type), "::new(42);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                #[$const_stable]
+                pub const fn new(v: $int_type) -> Self {
+                    Self {v: UnsafeCell::new(v)}
+                }
             }
 
-            /// Returns a mutable reference to the underlying integer.
-            ///
-            /// This is safe because the mutable reference guarantees that no other threads are
-            /// concurrently accessing the atomic data.
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let mut some_isize = AtomicIsize::new(10);
-            /// assert_eq!(*some_isize.get_mut(), 10);
-            /// *some_isize.get_mut() = 5;
-            /// assert_eq!(some_isize.load(Ordering::SeqCst), 5);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable_access]
-            pub fn get_mut(&mut self) -> &mut $int_type {
-                unsafe { &mut *self.v.get() }
+            doc_comment! {
+                concat!("Returns a mutable reference to the underlying integer.
+
+This is safe because the mutable reference guarantees that no other threads are
+concurrently accessing the atomic data.
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let mut some_var = ", stringify!($atomic_type), "::new(10);
+assert_eq!(*some_var.get_mut(), 10);
+*some_var.get_mut() = 5;
+assert_eq!(some_var.load(Ordering::SeqCst), 5);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable_access]
+                pub fn get_mut(&mut self) -> &mut $int_type {
+                    // SAFETY: the mutable reference guarantees unique ownership.
+                    unsafe { &mut *self.v.get() }
+                }
             }
 
-            /// Consumes the atomic and returns the contained value.
-            ///
-            /// This is safe because passing `self` by value guarantees that no other threads are
-            /// concurrently accessing the atomic data.
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::AtomicIsize;
-            ///
-            /// let some_isize = AtomicIsize::new(5);
-            /// assert_eq!(some_isize.into_inner(), 5);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable_access]
-            pub fn into_inner(self) -> $int_type {
-                unsafe { self.v.into_inner() }
+            doc_comment! {
+                concat!("Consumes the atomic and returns the contained value.
+
+This is safe because passing `self` by value guarantees that no other threads are
+concurrently accessing the atomic data.
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::", stringify!($atomic_type), ";
+
+let some_var = ", stringify!($atomic_type), "::new(5);
+assert_eq!(some_var.into_inner(), 5);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable_access]
+                pub fn into_inner(self) -> $int_type {
+                    self.v.into_inner()
+                }
             }
 
-            /// Loads a value from the atomic integer.
-            ///
-            /// `load` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering of this
-            /// operation.
-            ///
-            /// # Panics
-            ///
-            /// Panics if `order` is [`Release`] or [`AcqRel`].
-            ///
-            /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
-            /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
-            /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let some_isize = AtomicIsize::new(5);
-            ///
-            /// assert_eq!(some_isize.load(Ordering::Relaxed), 5);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn load(&self, order: Ordering) -> $int_type {
-                unsafe { atomic_load(self.v.get(), order) }
+            doc_comment! {
+                concat!("Loads a value from the atomic integer.
+
+`load` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering of this operation.
+Possible values are [`SeqCst`], [`Acquire`] and [`Relaxed`].
+
+# Panics
+
+Panics if `order` is [`Release`] or [`AcqRel`].
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+[`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+[`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let some_var = ", stringify!($atomic_type), "::new(5);
+
+assert_eq!(some_var.load(Ordering::Relaxed), 5);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                pub fn load(&self, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_load(self.v.get(), order) }
+                }
             }
 
-            /// Stores a value into the atomic integer.
-            ///
-            /// `store` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering of this
-            /// operation.
-            ///
-            /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let some_isize = AtomicIsize::new(5);
-            ///
-            /// some_isize.store(10, Ordering::Relaxed);
-            /// assert_eq!(some_isize.load(Ordering::Relaxed), 10);
-            /// ```
-            ///
-            /// # Panics
-            ///
-            /// Panics if `order` is `Acquire` or `AcqRel`.
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn store(&self, val: $int_type, order: Ordering) {
-                unsafe { atomic_store(self.v.get(), val, order); }
+            doc_comment! {
+                concat!("Stores a value into the atomic integer.
+
+`store` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering of this operation.
+ Possible values are [`SeqCst`], [`Release`] and [`Relaxed`].
+
+# Panics
+
+Panics if `order` is [`Acquire`] or [`AcqRel`].
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+[`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+[`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let some_var = ", stringify!($atomic_type), "::new(5);
+
+some_var.store(10, Ordering::Relaxed);
+assert_eq!(some_var.load(Ordering::Relaxed), 10);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                pub fn store(&self, val: $int_type, order: Ordering) {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_store(self.v.get(), val, order); }
+                }
             }
 
-            /// Stores a value into the atomic integer, returning the old value.
-            ///
-            /// `swap` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering of this
-            /// operation.
-            ///
-            /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let some_isize = AtomicIsize::new(5);
-            ///
-            /// assert_eq!(some_isize.swap(10, Ordering::Relaxed), 5);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn swap(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
-                unsafe { atomic_swap(self.v.get(), val, order) }
+            doc_comment! {
+                concat!("Stores a value into the atomic integer, returning the previous value.
+
+`swap` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let some_var = ", stringify!($atomic_type), "::new(5);
+
+assert_eq!(some_var.swap(10, Ordering::Relaxed), 5);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn swap(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_swap(self.v.get(), val, order) }
+                }
             }
 
-            /// Stores a value into the atomic integer if the current value is the same as the
-            /// `current` value.
-            ///
-            /// The return value is always the previous value. If it is equal to `current`, then the
-            /// value was updated.
-            ///
-            /// `compare_and_swap` also takes an [`Ordering`] argument which describes the memory
-            /// ordering of this operation.
-            ///
-            /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let some_isize = AtomicIsize::new(5);
-            ///
-            /// assert_eq!(some_isize.compare_and_swap(5, 10, Ordering::Relaxed), 5);
-            /// assert_eq!(some_isize.load(Ordering::Relaxed), 10);
-            ///
-            /// assert_eq!(some_isize.compare_and_swap(6, 12, Ordering::Relaxed), 10);
-            /// assert_eq!(some_isize.load(Ordering::Relaxed), 10);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn compare_and_swap(&self,
-                                    current: $int_type,
-                                    new: $int_type,
-                                    order: Ordering) -> $int_type {
-                match self.compare_exchange(current,
-                                            new,
-                                            order,
-                                            strongest_failure_ordering(order)) {
-                    Ok(x) => x,
-                    Err(x) => x,
+            doc_comment! {
+                concat!("Stores a value into the atomic integer if the current value is the same as
+the `current` value.
+
+The return value is always the previous value. If it is equal to `current`, then the
+value was updated.
+
+`compare_and_swap` also takes an [`Ordering`] argument which describes the memory
+ordering of this operation. Notice that even when using [`AcqRel`], the operation
+might fail and hence just perform an `Acquire` load, but not have `Release` semantics.
+Using [`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`] if it
+happens, and using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+[`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let some_var = ", stringify!($atomic_type), "::new(5);
+
+assert_eq!(some_var.compare_and_swap(5, 10, Ordering::Relaxed), 5);
+assert_eq!(some_var.load(Ordering::Relaxed), 10);
+
+assert_eq!(some_var.compare_and_swap(6, 12, Ordering::Relaxed), 10);
+assert_eq!(some_var.load(Ordering::Relaxed), 10);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn compare_and_swap(&self,
+                                        current: $int_type,
+                                        new: $int_type,
+                                        order: Ordering) -> $int_type {
+                    match self.compare_exchange(current,
+                                                new,
+                                                order,
+                                                strongest_failure_ordering(order)) {
+                        Ok(x) => x,
+                        Err(x) => x,
+                    }
                 }
             }
 
-            /// Stores a value into the atomic integer if the current value is the same as the
-            /// `current` value.
-            ///
-            /// The return value is a result indicating whether the new value was written and
-            /// containing the previous value. On success this value is guaranteed to be equal to
-            /// `current`.
-            ///
-            /// `compare_exchange` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory
-            /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if
-            /// the operation succeeds while the second describes the required ordering when
-            /// the operation fails. The failure ordering can't be [`Release`] or [`AcqRel`] and
-            /// must be equivalent or weaker than the success ordering.
-            ///
-            /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
-            /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
-            /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let some_isize = AtomicIsize::new(5);
-            ///
-            /// assert_eq!(some_isize.compare_exchange(5, 10,
-            ///                                        Ordering::Acquire,
-            ///                                        Ordering::Relaxed),
-            ///            Ok(5));
-            /// assert_eq!(some_isize.load(Ordering::Relaxed), 10);
-            ///
-            /// assert_eq!(some_isize.compare_exchange(6, 12,
-            ///                                        Ordering::SeqCst,
-            ///                                        Ordering::Acquire),
-            ///            Err(10));
-            /// assert_eq!(some_isize.load(Ordering::Relaxed), 10);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable_cxchg]
-            pub fn compare_exchange(&self,
-                                    current: $int_type,
-                                    new: $int_type,
-                                    success: Ordering,
-                                    failure: Ordering) -> Result<$int_type, $int_type> {
-                unsafe { atomic_compare_exchange(self.v.get(), current, new, success, failure) }
+            doc_comment! {
+                concat!("Stores a value into the atomic integer if the current value is the same as
+the `current` value.
+
+The return value is a result indicating whether the new value was written and
+containing the previous value. On success this value is guaranteed to be equal to
+`current`.
+
+`compare_exchange` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory
+ordering of this operation. The first describes the required ordering if the
+operation succeeds while the second describes the required ordering when the
+operation fails. Using [`Acquire`] as success ordering makes the store part
+of this operation [`Relaxed`], and using [`Release`] makes the successful load
+[`Relaxed`]. The failure ordering can only be [`SeqCst`], [`Acquire`] or [`Relaxed`]
+and must be equivalent to or weaker than the success ordering.
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+[`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let some_var = ", stringify!($atomic_type), "::new(5);
+
+assert_eq!(some_var.compare_exchange(5, 10,
+                                     Ordering::Acquire,
+                                     Ordering::Relaxed),
+           Ok(5));
+assert_eq!(some_var.load(Ordering::Relaxed), 10);
+
+assert_eq!(some_var.compare_exchange(6, 12,
+                                     Ordering::SeqCst,
+                                     Ordering::Acquire),
+           Err(10));
+assert_eq!(some_var.load(Ordering::Relaxed), 10);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable_cxchg]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn compare_exchange(&self,
+                                        current: $int_type,
+                                        new: $int_type,
+                                        success: Ordering,
+                                        failure: Ordering) -> Result<$int_type, $int_type> {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_compare_exchange(self.v.get(), current, new, success, failure) }
+                }
             }
 
-            /// Stores a value into the atomic integer if the current value is the same as the
-            /// `current` value.
-            ///
-            /// Unlike [`compare_exchange`], this function is allowed to spuriously fail even
-            /// when the comparison succeeds, which can result in more efficient code on some
-            /// platforms. The return value is a result indicating whether the new value was
-            /// written and containing the previous value.
-            ///
-            /// `compare_exchange_weak` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory
-            /// ordering of this operation. The first describes the required ordering if the
-            /// operation succeeds while the second describes the required ordering when the
-            /// operation fails. The failure ordering can't be [`Release`] or [`AcqRel`] and
-            /// must be equivalent or weaker than the success ordering.
-            ///
-            /// [`compare_exchange`]: #method.compare_exchange
-            /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
-            /// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
-            /// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let val = AtomicIsize::new(4);
-            ///
-            /// let mut old = val.load(Ordering::Relaxed);
-            /// loop {
-            ///     let new = old * 2;
-            ///     match val.compare_exchange_weak(old, new, Ordering::SeqCst, Ordering::Relaxed) {
-            ///         Ok(_) => break,
-            ///         Err(x) => old = x,
-            ///     }
-            /// }
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable_cxchg]
-            pub fn compare_exchange_weak(&self,
-                                         current: $int_type,
-                                         new: $int_type,
-                                         success: Ordering,
-                                         failure: Ordering) -> Result<$int_type, $int_type> {
-                unsafe {
-                    atomic_compare_exchange_weak(self.v.get(), current, new, success, failure)
+            doc_comment! {
+                concat!("Stores a value into the atomic integer if the current value is the same as
+the `current` value.
+
+Unlike [`compare_exchange`], this function is allowed to spuriously fail even
+when the comparison succeeds, which can result in more efficient code on some
+platforms. The return value is a result indicating whether the new value was
+written and containing the previous value.
+
+`compare_exchange_weak` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory
+ordering of this operation. The first describes the required ordering if the
+operation succeeds while the second describes the required ordering when the
+operation fails. Using [`Acquire`] as success ordering makes the store part
+of this operation [`Relaxed`], and using [`Release`] makes the successful load
+[`Relaxed`]. The failure ordering can only be [`SeqCst`], [`Acquire`] or [`Relaxed`]
+and must be equivalent to or weaker than the success ordering.
+
+[`compare_exchange`]: #method.compare_exchange
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+[`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let val = ", stringify!($atomic_type), "::new(4);
+
+let mut old = val.load(Ordering::Relaxed);
+loop {
+    let new = old * 2;
+    match val.compare_exchange_weak(old, new, Ordering::SeqCst, Ordering::Relaxed) {
+        Ok(_) => break,
+        Err(x) => old = x,
+    }
+}
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable_cxchg]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn compare_exchange_weak(&self,
+                                             current: $int_type,
+                                             new: $int_type,
+                                             success: Ordering,
+                                             failure: Ordering) -> Result<$int_type, $int_type> {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe {
+                        atomic_compare_exchange_weak(self.v.get(), current, new, success, failure)
+                    }
                 }
             }
 
-            /// Add to the current value, returning the previous value.
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let foo = AtomicIsize::new(0);
-            /// assert_eq!(foo.fetch_add(10, Ordering::SeqCst), 0);
-            /// assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 10);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn fetch_add(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
-                unsafe { atomic_add(self.v.get(), val, order) }
+            doc_comment! {
+                concat!("Adds to the current value, returning the previous value.
+
+This operation wraps around on overflow.
+
+`fetch_add` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(0);
+assert_eq!(foo.fetch_add(10, Ordering::SeqCst), 0);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 10);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_add(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_add(self.v.get(), val, order) }
+                }
             }
 
-            /// Subtract from the current value, returning the previous value.
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let foo = AtomicIsize::new(0);
-            /// assert_eq!(foo.fetch_sub(10, Ordering::SeqCst), 0);
-            /// assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), -10);
-            /// ```
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn fetch_sub(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
-                unsafe { atomic_sub(self.v.get(), val, order) }
+            doc_comment! {
+                concat!("Subtracts from the current value, returning the previous value.
+
+This operation wraps around on overflow.
+
+`fetch_sub` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(20);
+assert_eq!(foo.fetch_sub(10, Ordering::SeqCst), 20);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 10);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_sub(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_sub(self.v.get(), val, order) }
+                }
             }
 
-            /// Bitwise and with the current value, returning the previous value.
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let foo = AtomicIsize::new(0b101101);
-            /// assert_eq!(foo.fetch_and(0b110011, Ordering::SeqCst), 0b101101);
-            /// assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 0b100001);
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn fetch_and(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
-                unsafe { atomic_and(self.v.get(), val, order) }
+            doc_comment! {
+                concat!("Bitwise \"and\" with the current value.
+
+Performs a bitwise \"and\" operation on the current value and the argument `val`, and
+sets the new value to the result.
+
+Returns the previous value.
+
+`fetch_and` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(0b101101);
+assert_eq!(foo.fetch_and(0b110011, Ordering::SeqCst), 0b101101);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 0b100001);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_and(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_and(self.v.get(), val, order) }
+                }
             }
 
-            /// Bitwise or with the current value, returning the previous value.
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let foo = AtomicIsize::new(0b101101);
-            /// assert_eq!(foo.fetch_or(0b110011, Ordering::SeqCst), 0b101101);
-            /// assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 0b111111);
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn fetch_or(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
-                unsafe { atomic_or(self.v.get(), val, order) }
+            doc_comment! {
+                concat!("Bitwise \"nand\" with the current value.
+
+Performs a bitwise \"nand\" operation on the current value and the argument `val`, and
+sets the new value to the result.
+
+Returns the previous value.
+
+`fetch_nand` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "
+use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(0x13);
+assert_eq!(foo.fetch_nand(0x31, Ordering::SeqCst), 0x13);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), !(0x13 & 0x31));
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable_nand]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_nand(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_nand(self.v.get(), val, order) }
+                }
             }
 
-            /// Bitwise xor with the current value, returning the previous value.
-            ///
-            /// # Examples
-            ///
-            /// ```
-            /// use std::sync::atomic::{AtomicIsize, Ordering};
-            ///
-            /// let foo = AtomicIsize::new(0b101101);
-            /// assert_eq!(foo.fetch_xor(0b110011, Ordering::SeqCst), 0b101101);
-            /// assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 0b011110);
-            #[inline]
-            #[$stable]
-            pub fn fetch_xor(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
-                unsafe { atomic_xor(self.v.get(), val, order) }
+            doc_comment! {
+                concat!("Bitwise \"or\" with the current value.
+
+Performs a bitwise \"or\" operation on the current value and the argument `val`, and
+sets the new value to the result.
+
+Returns the previous value.
+
+`fetch_or` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(0b101101);
+assert_eq!(foo.fetch_or(0b110011, Ordering::SeqCst), 0b101101);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 0b111111);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_or(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_or(self.v.get(), val, order) }
+                }
+            }
+
+            doc_comment! {
+                concat!("Bitwise \"xor\" with the current value.
+
+Performs a bitwise \"xor\" operation on the current value and the argument `val`, and
+sets the new value to the result.
+
+Returns the previous value.
+
+`fetch_xor` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(0b101101);
+assert_eq!(foo.fetch_xor(0b110011, Ordering::SeqCst), 0b101101);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 0b011110);
+```"),
+                #[inline]
+                #[$stable]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_xor(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { atomic_xor(self.v.get(), val, order) }
+                }
+            }
+
+            doc_comment! {
+                concat!("Fetches the value, and applies a function to it that returns an optional
+new value. Returns a `Result` of `Ok(previous_value)` if the function returned `Some(_)`, else
+`Err(previous_value)`.
+
+Note: This may call the function multiple times if the value has been changed from other threads in
+the meantime, as long as the function returns `Some(_)`, but the function will have been applied
+only once to the stored value.
+
+`fetch_update` takes two [`Ordering`] arguments to describe the memory ordering of this operation.
+The first describes the required ordering for when the operation finally succeeds while the second
+describes the required ordering for loads. These correspond to the success and failure orderings of
+[`compare_exchange`] respectively.
+
+Using [`Acquire`] as success ordering makes the store part
+of this operation [`Relaxed`], and using [`Release`] makes the final successful load
+[`Relaxed`]. The (failed) load ordering can only be [`SeqCst`], [`Acquire`] or [`Relaxed`]
+and must be equivalent to or weaker than the success ordering.
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`bool`]: ../../../std/primitive.bool.html
+[`compare_exchange`]: #method.compare_exchange
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+[`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
+
+# Examples
+
+```rust
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let x = ", stringify!($atomic_type), "::new(7);
+assert_eq!(x.fetch_update(Ordering::SeqCst, Ordering::SeqCst, |_| None), Err(7));
+assert_eq!(x.fetch_update(Ordering::SeqCst, Ordering::SeqCst, |x| Some(x + 1)), Ok(7));
+assert_eq!(x.fetch_update(Ordering::SeqCst, Ordering::SeqCst, |x| Some(x + 1)), Ok(8));
+assert_eq!(x.load(Ordering::SeqCst), 9);
+```"),
+                #[inline]
+                #[stable(feature = "no_more_cas", since = "1.45.0")]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_update<F>(&self,
+                                       set_order: Ordering,
+                                       fetch_order: Ordering,
+                                       mut f: F) -> Result<$int_type, $int_type>
+                where F: FnMut($int_type) -> Option<$int_type> {
+                    let mut prev = self.load(fetch_order);
+                    while let Some(next) = f(prev) {
+                        match self.compare_exchange_weak(prev, next, set_order, fetch_order) {
+                            x @ Ok(_) => return x,
+                            Err(next_prev) => prev = next_prev
+                        }
+                    }
+                    Err(prev)
+                }
+            }
+
+            doc_comment! {
+                concat!("Maximum with the current value.
+
+Finds the maximum of the current value and the argument `val`, and
+sets the new value to the result.
+
+Returns the previous value.
+
+`fetch_max` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(23);
+assert_eq!(foo.fetch_max(42, Ordering::SeqCst), 23);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::SeqCst), 42);
+```
+
+If you want to obtain the maximum value in one step, you can use the following:
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(23);
+let bar = 42;
+let max_foo = foo.fetch_max(bar, Ordering::SeqCst).max(bar);
+assert!(max_foo == 42);
+```"),
+                #[inline]
+                #[stable(feature = "atomic_min_max", since = "1.45.0")]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_max(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { $max_fn(self.v.get(), val, order) }
+                }
+            }
+
+            doc_comment! {
+                concat!("Minimum with the current value.
+
+Finds the minimum of the current value and the argument `val`, and
+sets the new value to the result.
+
+Returns the previous value.
+
+`fetch_min` takes an [`Ordering`] argument which describes the memory ordering
+of this operation. All ordering modes are possible. Note that using
+[`Acquire`] makes the store part of this operation [`Relaxed`], and
+using [`Release`] makes the load part [`Relaxed`].
+
+**Note**: This method is only available on platforms that support atomic
+operations on [`", $s_int_type, "`](", $int_ref, ").
+
+[`Ordering`]: enum.Ordering.html
+[`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+[`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+[`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+
+# Examples
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(23);
+assert_eq!(foo.fetch_min(42, Ordering::Relaxed), 23);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::Relaxed), 23);
+assert_eq!(foo.fetch_min(22, Ordering::Relaxed), 23);
+assert_eq!(foo.load(Ordering::Relaxed), 22);
+```
+
+If you want to obtain the minimum value in one step, you can use the following:
+
+```
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::{", stringify!($atomic_type), ", Ordering};
+
+let foo = ", stringify!($atomic_type), "::new(23);
+let bar = 12;
+let min_foo = foo.fetch_min(bar, Ordering::SeqCst).min(bar);
+assert_eq!(min_foo, 12);
+```"),
+                #[inline]
+                #[stable(feature = "atomic_min_max", since = "1.45.0")]
+                #[$cfg_cas]
+                pub fn fetch_min(&self, val: $int_type, order: Ordering) -> $int_type {
+                    // SAFETY: data races are prevented by atomic intrinsics.
+                    unsafe { $min_fn(self.v.get(), val, order) }
+                }
+            }
+
+            doc_comment! {
+                concat!("Returns a mutable pointer to the underlying integer.
+
+Doing non-atomic reads and writes on the resulting integer can be a data race.
+This method is mostly useful for FFI, where the function signature may use
+`*mut ", stringify!($int_type), "` instead of `&", stringify!($atomic_type), "`.
+
+Returning an `*mut` pointer from a shared reference to this atomic is safe because the
+atomic types work with interior mutability. All modifications of an atomic change the value
+through a shared reference, and can do so safely as long as they use atomic operations. Any
+use of the returned raw pointer requires an `unsafe` block and still has to uphold the same
+restriction: operations on it must be atomic.
+
+# Examples
+
+```ignore (extern-declaration)
+# fn main() {
+", $extra_feature, "use std::sync::atomic::", stringify!($atomic_type), ";
+
+extern {
+    fn my_atomic_op(arg: *mut ", stringify!($int_type), ");
+}
+
+let mut atomic = ", stringify!($atomic_type), "::new(1);
+",
+// SAFETY: Safe as long as `my_atomic_op` is atomic.
+"unsafe {
+    my_atomic_op(atomic.as_mut_ptr());
+}
+# }
+```"),
+                #[inline]
+                #[unstable(feature = "atomic_mut_ptr",
+                       reason = "recently added",
+                       issue = "66893")]
+                pub fn as_mut_ptr(&self) -> *mut $int_type {
+                    self.v.get()
+                }
             }
         }
     }
 }
 
-#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "8"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "i8", "../../../std/primitive.i8.html",
+    "",
+    atomic_min, atomic_max,
+    1,
+    "AtomicI8::new(0)",
     i8 AtomicI8 ATOMIC_I8_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "8"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "u8", "../../../std/primitive.u8.html",
+    "",
+    atomic_umin, atomic_umax,
+    1,
+    "AtomicU8::new(0)",
     u8 AtomicU8 ATOMIC_U8_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "16")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "16")]
 atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "16"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "i16", "../../../std/primitive.i16.html",
+    "",
+    atomic_min, atomic_max,
+    2,
+    "AtomicI16::new(0)",
     i16 AtomicI16 ATOMIC_I16_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "16")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "16")]
 atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "16"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "u16", "../../../std/primitive.u16.html",
+    "",
+    atomic_umin, atomic_umax,
+    2,
+    "AtomicU16::new(0)",
     u16 AtomicU16 ATOMIC_U16_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "32")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "32")]
 atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "32"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "i32", "../../../std/primitive.i32.html",
+    "",
+    atomic_min, atomic_max,
+    4,
+    "AtomicI32::new(0)",
     i32 AtomicI32 ATOMIC_I32_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "32")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "32")]
 atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "32"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "u32", "../../../std/primitive.u32.html",
+    "",
+    atomic_umin, atomic_umax,
+    4,
+    "AtomicU32::new(0)",
+    u32 AtomicU32 ATOMIC_U32_INIT
+}
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "64")]
+atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "64"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "i64", "../../../std/primitive.i64.html",
+    "",
+    atomic_min, atomic_max,
+    8,
+    "AtomicI64::new(0)",
+    i64 AtomicI64 ATOMIC_I64_INIT
+}
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "64")]
+atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "64"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "integer_atomics_stable", since = "1.34.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    u32 AtomicU32 ATOMIC_U32_INIT
+    "u64", "../../../std/primitive.u64.html",
+    "",
+    atomic_umin, atomic_umax,
+    8,
+    "AtomicU64::new(0)",
+    u64 AtomicU64 ATOMIC_U64_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "64")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "128")]
 atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "128"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    i64 AtomicI64 ATOMIC_I64_INIT
+    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
+    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "i128", "../../../std/primitive.i128.html",
+    "#![feature(integer_atomics)]\n\n",
+    atomic_min, atomic_max,
+    16,
+    "AtomicI128::new(0)",
+    i128 AtomicI128 ATOMIC_I128_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "64")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "128")]
 atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "128"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
     unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
-    u64 AtomicU64 ATOMIC_U64_INIT
+    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
+    unstable(feature = "integer_atomics", issue = "32976"),
+    "u128", "../../../std/primitive.u128.html",
+    "#![feature(integer_atomics)]\n\n",
+    atomic_umin, atomic_umax,
+    16,
+    "AtomicU128::new(0)",
+    u128 AtomicU128 ATOMIC_U128_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
-atomic_int!{
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
+#[cfg(target_pointer_width = "16")]
+macro_rules! ptr_width {
+    () => {
+        2
+    };
+}
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
+#[cfg(target_pointer_width = "32")]
+macro_rules! ptr_width {
+    () => {
+        4
+    };
+}
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
+#[cfg(target_pointer_width = "64")]
+macro_rules! ptr_width {
+    () => {
+        8
+    };
+}
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
+atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "ptr"),
     stable(feature = "rust1", since = "1.0.0"),
     stable(feature = "extended_compare_and_swap", since = "1.10.0"),
     stable(feature = "atomic_debug", since = "1.3.0"),
     stable(feature = "atomic_access", since = "1.15.0"),
+    stable(feature = "atomic_from", since = "1.23.0"),
+    stable(feature = "atomic_nand", since = "1.27.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "rust1", since = "1.0.0"),
+    "isize", "../../../std/primitive.isize.html",
+    "",
+    atomic_min, atomic_max,
+    ptr_width!(),
+    "AtomicIsize::new(0)",
     isize AtomicIsize ATOMIC_ISIZE_INIT
 }
-#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
-atomic_int!{
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
+atomic_int! {
+    cfg(target_has_atomic = "ptr"),
     stable(feature = "rust1", since = "1.0.0"),
     stable(feature = "extended_compare_and_swap", since = "1.10.0"),
     stable(feature = "atomic_debug", since = "1.3.0"),
     stable(feature = "atomic_access", since = "1.15.0"),
+    stable(feature = "atomic_from", since = "1.23.0"),
+    stable(feature = "atomic_nand", since = "1.27.0"),
+    rustc_const_stable(feature = "const_integer_atomics", since = "1.34.0"),
+    stable(feature = "rust1", since = "1.0.0"),
+    "usize", "../../../std/primitive.usize.html",
+    "",
+    atomic_umin, atomic_umax,
+    ptr_width!(),
+    "AtomicUsize::new(0)",
     usize AtomicUsize ATOMIC_USIZE_INIT
 }
 
 #[inline]
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
 fn strongest_failure_ordering(order: Ordering) -> Ordering {
     match order {
         Release => Relaxed,
@@ -1343,168 +2330,292 @@ fn strongest_failure_ordering(order: Ordering) -> Ordering {
         SeqCst => SeqCst,
         Acquire => Acquire,
         AcqRel => Acquire,
-        __Nonexhaustive => __Nonexhaustive,
     }
 }
 
 #[inline]
-unsafe fn atomic_store<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) {
-    match order {
-        Release => intrinsics::atomic_store_rel(dst, val),
-        Relaxed => intrinsics::atomic_store_relaxed(dst, val),
-        SeqCst => intrinsics::atomic_store(dst, val),
-        Acquire => panic!("there is no such thing as an acquire store"),
-        AcqRel => panic!("there is no such thing as an acquire/release store"),
-        __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
+unsafe fn atomic_store<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_store`.
+    unsafe {
+        match order {
+            Release => intrinsics::atomic_store_rel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_store_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_store(dst, val),
+            Acquire => panic!("there is no such thing as an acquire store"),
+            AcqRel => panic!("there is no such thing as an acquire/release store"),
+        }
     }
 }
 
 #[inline]
-unsafe fn atomic_load<T>(dst: *const T, order: Ordering) -> T {
-    match order {
-        Acquire => intrinsics::atomic_load_acq(dst),
-        Relaxed => intrinsics::atomic_load_relaxed(dst),
-        SeqCst => intrinsics::atomic_load(dst),
-        Release => panic!("there is no such thing as a release load"),
-        AcqRel => panic!("there is no such thing as an acquire/release load"),
-        __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
+unsafe fn atomic_load<T: Copy>(dst: *const T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_load`.
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_load_acq(dst),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_load_relaxed(dst),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_load(dst),
+            Release => panic!("there is no such thing as a release load"),
+            AcqRel => panic!("there is no such thing as an acquire/release load"),
+        }
     }
 }
 
 #[inline]
-unsafe fn atomic_swap<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
-    match order {
-        Acquire => intrinsics::atomic_xchg_acq(dst, val),
-        Release => intrinsics::atomic_xchg_rel(dst, val),
-        AcqRel => intrinsics::atomic_xchg_acqrel(dst, val),
-        Relaxed => intrinsics::atomic_xchg_relaxed(dst, val),
-        SeqCst => intrinsics::atomic_xchg(dst, val),
-        __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_swap<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_swap`.
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_xchg_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_xchg_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_xchg_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_xchg_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_xchg(dst, val),
+        }
     }
 }
 
-/// Returns the old value (like __sync_fetch_and_add).
+/// Returns the previous value (like __sync_fetch_and_add).
 #[inline]
-unsafe fn atomic_add<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
-    match order {
-        Acquire => intrinsics::atomic_xadd_acq(dst, val),
-        Release => intrinsics::atomic_xadd_rel(dst, val),
-        AcqRel => intrinsics::atomic_xadd_acqrel(dst, val),
-        Relaxed => intrinsics::atomic_xadd_relaxed(dst, val),
-        SeqCst => intrinsics::atomic_xadd(dst, val),
-        __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_add<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_add`.
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_xadd_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_xadd_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_xadd_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_xadd_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_xadd(dst, val),
+        }
     }
 }
 
-/// Returns the old value (like __sync_fetch_and_sub).
+/// Returns the previous value (like __sync_fetch_and_sub).
 #[inline]
-unsafe fn atomic_sub<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
-    match order {
-        Acquire => intrinsics::atomic_xsub_acq(dst, val),
-        Release => intrinsics::atomic_xsub_rel(dst, val),
-        AcqRel => intrinsics::atomic_xsub_acqrel(dst, val),
-        Relaxed => intrinsics::atomic_xsub_relaxed(dst, val),
-        SeqCst => intrinsics::atomic_xsub(dst, val),
-        __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_sub<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_sub`.
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_xsub_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_xsub_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_xsub_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_xsub_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_xsub(dst, val),
+        }
     }
 }
 
 #[inline]
-unsafe fn atomic_compare_exchange<T>(dst: *mut T,
-                                     old: T,
-                                     new: T,
-                                     success: Ordering,
-                                     failure: Ordering)
-                                     -> Result<T, T> {
-    let (val, ok) = match (success, failure) {
-        (Acquire, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchg_acq(dst, old, new),
-        (Release, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_rel(dst, old, new),
-        (AcqRel, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchg_acqrel(dst, old, new),
-        (Relaxed, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_relaxed(dst, old, new),
-        (SeqCst, SeqCst) => intrinsics::atomic_cxchg(dst, old, new),
-        (Acquire, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_acq_failrelaxed(dst, old, new),
-        (AcqRel, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_acqrel_failrelaxed(dst, old, new),
-        (SeqCst, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_failrelaxed(dst, old, new),
-        (SeqCst, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchg_failacq(dst, old, new),
-        (__Nonexhaustive, _) => panic!("invalid memory ordering"),
-        (_, __Nonexhaustive) => panic!("invalid memory ordering"),
-        (_, AcqRel) => panic!("there is no such thing as an acquire/release failure ordering"),
-        (_, Release) => panic!("there is no such thing as a release failure ordering"),
-        _ => panic!("a failure ordering can't be stronger than a success ordering"),
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_compare_exchange<T: Copy>(
+    dst: *mut T,
+    old: T,
+    new: T,
+    success: Ordering,
+    failure: Ordering,
+) -> Result<T, T> {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_compare_exchange`.
+    let (val, ok) = unsafe {
+        match (success, failure) {
+            (Acquire, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchg_acq(dst, old, new),
+            (Release, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_rel(dst, old, new),
+            (AcqRel, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchg_acqrel(dst, old, new),
+            (Relaxed, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_relaxed(dst, old, new),
+            (SeqCst, SeqCst) => intrinsics::atomic_cxchg(dst, old, new),
+            (Acquire, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_acq_failrelaxed(dst, old, new),
+            (AcqRel, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_acqrel_failrelaxed(dst, old, new),
+            (SeqCst, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchg_failrelaxed(dst, old, new),
+            (SeqCst, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchg_failacq(dst, old, new),
+            (_, AcqRel) => panic!("there is no such thing as an acquire/release failure ordering"),
+            (_, Release) => panic!("there is no such thing as a release failure ordering"),
+            _ => panic!("a failure ordering can't be stronger than a success ordering"),
+        }
     };
     if ok { Ok(val) } else { Err(val) }
 }
 
 #[inline]
-unsafe fn atomic_compare_exchange_weak<T>(dst: *mut T,
-                                          old: T,
-                                          new: T,
-                                          success: Ordering,
-                                          failure: Ordering)
-                                          -> Result<T, T> {
-    let (val, ok) = match (success, failure) {
-        (Acquire, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchgweak_acq(dst, old, new),
-        (Release, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_rel(dst, old, new),
-        (AcqRel, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchgweak_acqrel(dst, old, new),
-        (Relaxed, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_relaxed(dst, old, new),
-        (SeqCst, SeqCst) => intrinsics::atomic_cxchgweak(dst, old, new),
-        (Acquire, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_acq_failrelaxed(dst, old, new),
-        (AcqRel, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_acqrel_failrelaxed(dst, old, new),
-        (SeqCst, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_failrelaxed(dst, old, new),
-        (SeqCst, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchgweak_failacq(dst, old, new),
-        (__Nonexhaustive, _) => panic!("invalid memory ordering"),
-        (_, __Nonexhaustive) => panic!("invalid memory ordering"),
-        (_, AcqRel) => panic!("there is no such thing as an acquire/release failure ordering"),
-        (_, Release) => panic!("there is no such thing as a release failure ordering"),
-        _ => panic!("a failure ordering can't be stronger than a success ordering"),
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_compare_exchange_weak<T: Copy>(
+    dst: *mut T,
+    old: T,
+    new: T,
+    success: Ordering,
+    failure: Ordering,
+) -> Result<T, T> {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_compare_exchange_weak`.
+    let (val, ok) = unsafe {
+        match (success, failure) {
+            (Acquire, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchgweak_acq(dst, old, new),
+            (Release, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_rel(dst, old, new),
+            (AcqRel, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchgweak_acqrel(dst, old, new),
+            (Relaxed, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_relaxed(dst, old, new),
+            (SeqCst, SeqCst) => intrinsics::atomic_cxchgweak(dst, old, new),
+            (Acquire, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_acq_failrelaxed(dst, old, new),
+            (AcqRel, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_acqrel_failrelaxed(dst, old, new),
+            (SeqCst, Relaxed) => intrinsics::atomic_cxchgweak_failrelaxed(dst, old, new),
+            (SeqCst, Acquire) => intrinsics::atomic_cxchgweak_failacq(dst, old, new),
+            (_, AcqRel) => panic!("there is no such thing as an acquire/release failure ordering"),
+            (_, Release) => panic!("there is no such thing as a release failure ordering"),
+            _ => panic!("a failure ordering can't be stronger than a success ordering"),
+        }
     };
     if ok { Ok(val) } else { Err(val) }
 }
 
 #[inline]
-unsafe fn atomic_and<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
-    match order {
-        Acquire => intrinsics::atomic_and_acq(dst, val),
-        Release => intrinsics::atomic_and_rel(dst, val),
-        AcqRel => intrinsics::atomic_and_acqrel(dst, val),
-        Relaxed => intrinsics::atomic_and_relaxed(dst, val),
-        SeqCst => intrinsics::atomic_and(dst, val),
-        __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_and<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_and`
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_and_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_and_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_and_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_and_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_and(dst, val),
+        }
     }
 }
 
 #[inline]
-unsafe fn atomic_or<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
-    match order {
-        Acquire => intrinsics::atomic_or_acq(dst, val),
-        Release => intrinsics::atomic_or_rel(dst, val),
-        AcqRel => intrinsics::atomic_or_acqrel(dst, val),
-        Relaxed => intrinsics::atomic_or_relaxed(dst, val),
-        SeqCst => intrinsics::atomic_or(dst, val),
-        __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_nand<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_nand`
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_nand_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_nand_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_nand_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_nand_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_nand(dst, val),
+        }
     }
 }
 
 #[inline]
-unsafe fn atomic_xor<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
-    match order {
-        Acquire => intrinsics::atomic_xor_acq(dst, val),
-        Release => intrinsics::atomic_xor_rel(dst, val),
-        AcqRel => intrinsics::atomic_xor_acqrel(dst, val),
-        Relaxed => intrinsics::atomic_xor_relaxed(dst, val),
-        SeqCst => intrinsics::atomic_xor(dst, val),
-        __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_or<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_or`
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_or_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_or_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_or_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_or_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_or(dst, val),
+        }
+    }
+}
+
+#[inline]
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_xor<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_xor`
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_xor_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_xor_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_xor_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_xor_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_xor(dst, val),
+        }
+    }
+}
+
+/// returns the max value (signed comparison)
+#[inline]
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_max<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_max`
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_max_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_max_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_max_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_max_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_max(dst, val),
+        }
+    }
+}
+
+/// returns the min value (signed comparison)
+#[inline]
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_min<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_min`
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_min_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_min_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_min_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_min_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_min(dst, val),
+        }
+    }
+}
+
+/// returns the max value (unsigned comparison)
+#[inline]
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_umax<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_umax`
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_umax_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_umax_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_umax_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_umax_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_umax(dst, val),
+        }
+    }
+}
+
+/// returns the min value (unsigned comparison)
+#[inline]
+#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+unsafe fn atomic_umin<T: Copy>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
+    // SAFETY: the caller must uphold the safety contract for `atomic_umin`
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_umin_acq(dst, val),
+            Release => intrinsics::atomic_umin_rel(dst, val),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_umin_acqrel(dst, val),
+            Relaxed => intrinsics::atomic_umin_relaxed(dst, val),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_umin(dst, val),
+        }
     }
 }
 
 /// An atomic fence.
 ///
-/// A fence 'A' which has [`Release`] ordering semantics, synchronizes with a
-/// fence 'B' with (at least) [`Acquire`] semantics, if and only if there exists
-/// atomic operations X and Y, both operating on some atomic object 'M' such
+/// Depending on the specified order, a fence prevents the compiler and CPU from
+/// reordering certain types of memory operations around it.
+/// That creates synchronizes-with relationships between it and atomic operations
+/// or fences in other threads.
+///
+/// A fence 'A' which has (at least) [`Release`] ordering semantics, synchronizes
+/// with a fence 'B' with (at least) [`Acquire`] semantics, if and only if there
+/// exist operations X and Y, both operating on some atomic object 'M' such
 /// that A is sequenced before X, Y is synchronized before B and Y observes
 /// the change to M. This provides a happens-before dependence between A and B.
 ///
+/// ```text
+///     Thread 1                                          Thread 2
+///
+/// fence(Release);      A --------------
+/// x.store(3, Relaxed); X ---------    |
+///                                |    |
+///                                |    |
+///                                -------------> Y  if x.load(Relaxed) == 3 {
+///                                     |-------> B      fence(Acquire);
+///                                                      ...
+///                                                  }
+/// ```
+///
 /// Atomic operations with [`Release`] or [`Acquire`] semantics can also synchronize
 /// with a fence.
 ///
@@ -1518,6 +2629,37 @@ unsafe fn atomic_xor<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
 ///
 /// Panics if `order` is [`Relaxed`].
 ///
+/// # Examples
+///
+/// ```
+/// use std::sync::atomic::AtomicBool;
+/// use std::sync::atomic::fence;
+/// use std::sync::atomic::Ordering;
+///
+/// // A mutual exclusion primitive based on spinlock.
+/// pub struct Mutex {
+///     flag: AtomicBool,
+/// }
+///
+/// impl Mutex {
+///     pub fn new() -> Mutex {
+///         Mutex {
+///             flag: AtomicBool::new(false),
+///         }
+///     }
+///
+///     pub fn lock(&self) {
+///         while !self.flag.compare_and_swap(false, true, Ordering::Relaxed) {}
+///         // This fence synchronizes-with store in `unlock`.
+///         fence(Ordering::Acquire);
+///     }
+///
+///     pub fn unlock(&self) {
+///         self.flag.store(false, Ordering::Release);
+///     }
+/// }
+/// ```
+///
 /// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
 /// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
 /// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
@@ -1527,6 +2669,7 @@ unsafe fn atomic_xor<T>(dst: *mut T, val: T, order: Ordering) -> T {
 #[inline]
 #[stable(feature = "rust1", since = "1.0.0")]
 pub fn fence(order: Ordering) {
+    // SAFETY: using an atomic fence is safe.
     unsafe {
         match order {
             Acquire => intrinsics::atomic_fence_acq(),
@@ -1534,24 +2677,118 @@ pub fn fence(order: Ordering) {
             AcqRel => intrinsics::atomic_fence_acqrel(),
             SeqCst => intrinsics::atomic_fence(),
             Relaxed => panic!("there is no such thing as a relaxed fence"),
-            __Nonexhaustive => panic!("invalid memory ordering"),
         }
     }
 }
 
+/// A compiler memory fence.
+///
+/// `compiler_fence` does not emit any machine code, but restricts the kinds
+/// of memory re-ordering the compiler is allowed to do. Specifically, depending on
+/// the given [`Ordering`] semantics, the compiler may be disallowed from moving reads
+/// or writes from before or after the call to the other side of the call to
+/// `compiler_fence`. Note that it does **not** prevent the *hardware*
+/// from doing such re-ordering. This is not a problem in a single-threaded,
+/// execution context, but when other threads may modify memory at the same
+/// time, stronger synchronization primitives such as [`fence`] are required.
+///
+/// The re-ordering prevented by the different ordering semantics are:
+///
+///  - with [`SeqCst`], no re-ordering of reads and writes across this point is allowed.
+///  - with [`Release`], preceding reads and writes cannot be moved past subsequent writes.
+///  - with [`Acquire`], subsequent reads and writes cannot be moved ahead of preceding reads.
+///  - with [`AcqRel`], both of the above rules are enforced.
+///
+/// `compiler_fence` is generally only useful for preventing a thread from
+/// racing *with itself*. That is, if a given thread is executing one piece
+/// of code, and is then interrupted, and starts executing code elsewhere
+/// (while still in the same thread, and conceptually still on the same
+/// core). In traditional programs, this can only occur when a signal
+/// handler is registered. In more low-level code, such situations can also
+/// arise when handling interrupts, when implementing green threads with
+/// pre-emption, etc. Curious readers are encouraged to read the Linux kernel's
+/// discussion of [memory barriers].
+///
+/// # Panics
+///
+/// Panics if `order` is [`Relaxed`].
+///
+/// # Examples
+///
+/// Without `compiler_fence`, the `assert_eq!` in following code
+/// is *not* guaranteed to succeed, despite everything happening in a single thread.
+/// To see why, remember that the compiler is free to swap the stores to
+/// `IMPORTANT_VARIABLE` and `IS_READ` since they are both
+/// `Ordering::Relaxed`. If it does, and the signal handler is invoked right
+/// after `IS_READY` is updated, then the signal handler will see
+/// `IS_READY=1`, but `IMPORTANT_VARIABLE=0`.
+/// Using a `compiler_fence` remedies this situation.
+///
+/// ```
+/// use std::sync::atomic::{AtomicBool, AtomicUsize};
+/// use std::sync::atomic::Ordering;
+/// use std::sync::atomic::compiler_fence;
+///
+/// static IMPORTANT_VARIABLE: AtomicUsize = AtomicUsize::new(0);
+/// static IS_READY: AtomicBool = AtomicBool::new(false);
+///
+/// fn main() {
+///     IMPORTANT_VARIABLE.store(42, Ordering::Relaxed);
+///     // prevent earlier writes from being moved beyond this point
+///     compiler_fence(Ordering::Release);
+///     IS_READY.store(true, Ordering::Relaxed);
+/// }
+///
+/// fn signal_handler() {
+///     if IS_READY.load(Ordering::Relaxed) {
+///         assert_eq!(IMPORTANT_VARIABLE.load(Ordering::Relaxed), 42);
+///     }
+/// }
+/// ```
+///
+/// [`fence`]: fn.fence.html
+/// [`Ordering`]: enum.Ordering.html
+/// [`Acquire`]: enum.Ordering.html#variant.Acquire
+/// [`SeqCst`]: enum.Ordering.html#variant.SeqCst
+/// [`Release`]: enum.Ordering.html#variant.Release
+/// [`AcqRel`]: enum.Ordering.html#variant.AcqRel
+/// [`Relaxed`]: enum.Ordering.html#variant.Relaxed
+/// [memory barriers]: https://www.kernel.org/doc/Documentation/memory-barriers.txt
+#[inline]
+#[stable(feature = "compiler_fences", since = "1.21.0")]
+pub fn compiler_fence(order: Ordering) {
+    // SAFETY: using an atomic fence is safe.
+    unsafe {
+        match order {
+            Acquire => intrinsics::atomic_singlethreadfence_acq(),
+            Release => intrinsics::atomic_singlethreadfence_rel(),
+            AcqRel => intrinsics::atomic_singlethreadfence_acqrel(),
+            SeqCst => intrinsics::atomic_singlethreadfence(),
+            Relaxed => panic!("there is no such thing as a relaxed compiler fence"),
+        }
+    }
+}
 
-#[cfg(target_has_atomic = "8")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "8")]
 #[stable(feature = "atomic_debug", since = "1.3.0")]
 impl fmt::Debug for AtomicBool {
-    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
-        f.debug_tuple("AtomicBool").field(&self.load(Ordering::SeqCst)).finish()
+    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
+        fmt::Debug::fmt(&self.load(Ordering::SeqCst), f)
     }
 }
 
-#[cfg(target_has_atomic = "ptr")]
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
 #[stable(feature = "atomic_debug", since = "1.3.0")]
 impl<T> fmt::Debug for AtomicPtr<T> {
-    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter) -> fmt::Result {
-        f.debug_tuple("AtomicPtr").field(&self.load(Ordering::SeqCst)).finish()
+    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
+        fmt::Debug::fmt(&self.load(Ordering::SeqCst), f)
+    }
+}
+
+#[cfg(target_has_atomic_load_store = "ptr")]
+#[stable(feature = "atomic_pointer", since = "1.24.0")]
+impl<T> fmt::Pointer for AtomicPtr<T> {
+    fn fmt(&self, f: &mut fmt::Formatter<'_>) -> fmt::Result {
+        fmt::Pointer::fmt(&self.load(Ordering::SeqCst), f)
     }
 }