C++言語 シンプルな排他制御の問題

Question

#質問　
以下の排他制御を使う問題が上手くいきません．
正しい書き方，mutexの使い方を教えてほしいです．

共有メモリ内で，2つのint型の変数A,Bを用意して，その初期値をA=100, B=0とする．
そして2つのプロセスでそれぞれ変数A,Bに対して以下の処理を行うようにせよ．

プロセス1 : 変数Aから変数Bへ1ずつ値を移動させて，これをA=0,B=100になるまで繰り返す．(transfer.c)
プロセス2 : プロセス1の途中経過を出力(AとBの合計値が常に100であることを出力）する（observe.c）

このとき排他制御を用いない場合にA+Bが常に100になるとは限らないことと，排他制御を用いる場合にA+Bが常に100になることを示せ．

#考えたこと
以下が自分で書いたコードです．

//インクルードライブラリ
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <mmsystem.h>
#include <thread>
#include <mutex>

//関数のプリ宣言
void ThreadProcessP1();
void ThreadProcessP2();

//Mutex宣言
std::mutex mutex;

int A = 100;
int B = 0;
int C = 0;
boolean i = false;

int main()
{
	//マルチスレッドスタート
	std::thread thP1(ThreadProcessP1);
	std::thread thP2(ThreadProcessP2);

	//マルチスレッド終了
	thP1.join();
	thP2.join();
}

//スレッドP1
void ThreadProcessP1()
{
	while (A > 0)
	{
		{
			std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
			A -= 1;
			Sleep(1);// このスリープを重い処理と見立てる
			B += 1;
		}
	}

}

//スレッドP2
void ThreadProcessP2()
{
	while (B < 100)
	{
		std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);
		printf("A=%d,  B=%d,  A+B=%d\n", A, B, A+B);
	}
}

このとき排他制御を用いない場合に，A+Bの値が100にならないときがあることは確認できましたが，排他制御を行う時（上記コード）を実行すると上手くいきません。
排他制御にはセマフォが良いと聞きましたが使い方がいまいち理解できないのでどなたかご教授ください

#実行結果
このときAとBが1ずつずれていき，A+Bが常に100にならなければならないのですが，最後の最後で一気に値が変わっている状況です．

A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=100,  B=0,  A+B=100
A=0,  B=100,  A+B=100

Comments

[dodox86]

[質問内容が改修されたので指摘内容を削除]

[Timosy]

コメントありがとうございます。
おそらくそれと同様の間違いに気づきコードを修正したのですが，反映されてないでしょうか？

[dodox86]

コメントを投稿した後にコードの修正を確認しました。不要な指摘となったので削除しました。

Answer 1

このときAとBが1ずつずれていき，A+Bが常に100にならなければならないのですが，最後の最後で一気に値が変わっている状況です．

恐らくですが、実行環境に依存してそのような結果になっています。動作させているPCが速過ぎて、ThreadProcessP2スレッドが走り始めてA=100, B=0の状態がしばらく続き、その状態を出力し続け、ThreadProcessP1の実行が割り当てられたら一気にA=0, B=100まで処理を実行した後、ThreadProcessP2に実行が移っています。ちなみに当方の非力で遅いWindows PC（Windows 10の Cygwin環境）で試したところ、「A + B = 100」で正しく動きましたし、std::lock_guard<std::mutex> lock(mutex);を除去すると「A + B ≠ 100」となりました。

ご提示のコードでは重い処理をシミュレートする為にWindows APIのSleepを使い、Sleep(1);のように1ミリ秒をセットしていますが、もっと大きい値、たとえば200ミリ秒とか500ミリ秒をセットしてみてください。尚、1ミリ秒をセットしても実際は数10ミリ秒程度の不定な値でしかスリープできていません。Ｗindows自体の制限事項です。

Comments

[Timosy]

確かに異なる実行環境で行った場合大きく違う結果になることが確認できました．
理解しました．ありがとうございます．