用原子操作比较并交换实现对共享内存的读写锁机制，用C语言编程

下面是一个基于原子操作的读写锁的实现，使用C语言编写。这个实现中，我们使用了C11标准中定义的_Atomic等关键字。

#include <stdatomic.h>

typedef struct {
    _Atomic int readers;
    _Atomic int writer;
} rwlock_t;

void rwlock_init(rwlock_t *lock) {
    atomic_init(&lock->readers, 0);
    atomic_init(&lock->writer, 0);
}

void rwlock_rlock(rwlock_t *lock) {
    int expected = atomic_load(&lock->readers);
    while (!atomic_compare_exchange_weak(&lock->readers, &expected, expected + 1)) {
        expected = atomic_load(&lock->readers);
    }
}

void rwlock_wlock(rwlock_t *lock) {
    int expected = 0;
    while (!atomic_compare_exchange_weak(&lock->writer, &expected, 1)) {
        expected = 0;
    }
    while (atomic_load(&lock->readers) > 0) {
        // wait for all readers to finish
    }
}

void rwlock_unlock(rwlock_t *lock) {
    if (atomic_load(&lock->writer)) {
        atomic_store(&lock->writer, 0);
    } else {
        atomic_fetch_sub(&lock->readers, 1);
    }
}

在上面的代码中，我们定义了一个rwlock_t类型的读写锁结构体。该结构体包含两个原子变量：readers和writer。readers记录当前有多少个线程正在读取共享内存，writer标记是否有线程正在写共享内存。

我们使用了三个函数：rwlock_init、rwlock_rlock和rwlock_wlock。其中，rwlock_init用于初始化读写锁，rwlock_rlock用于获取读取共享内存的锁，rwlock_wlock用于获取写共享内存的锁。这三个函数都是线程安全的。

在rwlock_rlock函数中，我们使用了原子操作atomic_compare_exchange_weak来实现读取共享内存的锁。如果读取共享内存的锁已经被其他线程获取，则该函数会自旋等待，直到获取到锁为止。

在rwlock_wlock函数中，我们使用了两个原子操作。首先，使用atomic_compare_exchange_weak来获取写共享内存的锁。如果已经有其他线程获取了写共享内存的锁，则该函数会自旋等待，直到获取到锁为止。其次，我们使用一个循环来等待所有读取共享内存的锁都被释放。

最后，我们还定义了一个rwlock_unlock函数，用于释放读写锁。如果释放的是写共享内存的锁，则直接将writer标记设置为0。如果是释放读取共享内存的锁，则将readers计数器减1。

需要注意的是，这个实现并不是最优秀的读写锁实现。在高并发场景下，可能会存在性能瓶颈。但是，它可以作为一个基于原子操作的读写锁的示例，帮助你理解如何使用原子操作来实现读写锁。