[자바 스터디] #3

▣ 목표

자바가 제공하는 다양한 연산자를 학습하세요.

▣ 학습할 내용

산술 연산자
비트 연산자
관계 연산자
논리 연산자
instanceof
assignment(=) operator
화살표(->) 연산자
3항 연산자
연산자 우선 순위
(optional) Java 13. switch 연산자

▶ 3-0 용어 정리

연산자 (operator) : 연산을 수행하는 기호 (+, -, *, /, % 등)

피연산자(operand) : 연산자의 작업 대상 (변수, 상수, 리터럴, 수식 등)

▶ 3-1 산술 연산자(Arithmetic Operator)

기본 사칙 연산자(+, -, *, /)와 나머지 연산자(%)가 있다. 우선순위도 이미 알고있던 순서대로 곱셈, 나눗셈, 나머지 연산자의 우선순위가 높고, 덧셈과 뺄셈은 그 다음에 처리된다. 나눗셈의 경우 주의할 점은 나누는 피연산자가 정수형인 경우, 0으로 나누면 에러가 발생한다. (ArithmeticException 발생)

상대적으로 범위가 작은 타입의 연산도 주의해야한다. 아래 예시는 byte타입의 연산이다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        byte a=10;
        byte b=20;
        byte c=a+b;		// 컴파일 에러 발생
        System.out.println(c);
    }
}

위의 코드는 컴파일 타임에 에러가 발생하기 때문에 아래 코드와 같이 명시적 형변환(Type Casting)이 필요하다. 단, 큰 자료형에서 작은 자료형으로 명시적 형변환을 할 때 값의 범위를 체크해야한다. 값의 범위를 넘어버리면 데이터 손실이 발생하여 정확한 결과 값을 얻을 수 없다. 반대로 작은 자료형에서 큰 자료형으로 변환하는 것은 데이터 손실이 발생하지 않는다. byte에서 int로 바뀐다면, bit 8자리는 그대로 보존하고 나머지 3byte(27bit)에 해당하는 자리는 0으로 채우게 된다.

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        byte a=10;
        byte b=20;
        byte c=(byte)(a+b);		//OK!
        System.out.println(c);
    }
}

▶ 3-2 비트 연산자(Bitwise Operator)

▷ | (OR연산자) : 피연산자 중 한 쪽의 값이 1이면, 1을 결과로 얻는다. 그 외에는 0을 얻는다.

▷ & (AND연산자) : 피연산자 양 쪽이 모두 1이어야만 1을 결과로 얻는다. 그 외에는 0을 얻는다.

▷ ^ (XOR연산자) : 피연산자의 값이 서로 다를 때만 1을 결과로 얻는다. 같을 때는 0을 얻는다.

x	y	x \| y	x & y	x ^ y
1	1	1	1	0
1	0	1	0	1
0	1	1	0	1
0	0	0	0	0

▷ 비트 전환 연산자 '~' : 피연산자를 2진수로 표현했을 때, 0은 1로, 1은 0으로 바꾼다. 논리부정 연산자 '!'와 비슷하다.

x	~x
1	0
0	1

비트 전환 연산자에 의해 전환이 되고 나면, 부호있는 타입의 피연산자는 부호가 반대로 변경된다. (양수 -> 음수) 즉, 피연산자의 1의 보수를 얻을 수 있다. 그래서 비트 전환 연산자를 '1의 보수 연산자'라고도 부른다.

	0 0 0 0 1 0 1 0	//10 
               ↓
	1 1 1 1 0 1 0 1	//-11

	   1 1 1 1 0 1 0 1
 	+  0 0 0 0 0 0 0 1 
 -----------------------------
 	1 1 1 1 0 1 1 0 //-10

위의 예시와 같이 10진수 10을 비트전환 연산한 결과는 -11이 된다. 그리고 이 값을 10의 '1의 보수'이다. 1의 보수에 1을 더하면 음수가 되므로 -11에 1을 더하면 -10이 되므로 -11은 10의 '1의 보수'가 됨을 확인할 수 있다.

비트 전환 연산자는 피연산자의 타입이 int보다 작으면 int로 자동형변환(Type Casting)한 후에 연산하기 때문에 연산결과는 32자리의 2진수가 된다.

▷쉬프트 연산자 '<<' OR '>>' : 피연산자의 각 자리(2진수로 표현했을 때)를 '오른쪽(>>)' 또는 '왼쪽(<<)'으로 이동한다고 하여 '쉬프트 연산자(shift operator)'라고 불린다.

예를 들어 8<<2 는 왼쪽 피연산자인 10진수 8의 2진수를 왼쪽으로 2자리 이동한다는 뜻이다. 반대로 8>>2는 2진수를 오른쪽으로 2자리 옮긴다는 의미이다.

왼쪽 쉬프트 연산자의 경우를 먼저 보자면,

1) 10진수 8을 2진수로 표현하면 '00001000'이 된다. 이 8의 2진수를 왼쪽으로 2자리 이동하고 나머지는 빈자리는 0으로 채운다.

2) 빈자리를 채운 빨간 숫자 0이 있고 범위를 벗어난 파란색 숫자 0이 있다. 범위를 벗어난 파란 숫자는 버려지고 빨간 숫자만 남는다.'8<<2'의 결과는 2진수로 '001000000'이 되고, 이 2진수를 다시 10진수로 변환하면 32가 된다.

이제 오른쪽 쉬프트 연산자의 경우를 보자,

1) 8의 2진수를 오른쪽으로 2자리 이동하고 나머지는 빈자리는 0으로 채운다. (단, 피연산자(여기서는 8)이 음수라면 빈자리를 1로 채운다.)

식으로 편하게 외우려면,

x<<n은 x * 2^n의 결과와 같다.
x>>n은 x / 2^n의 결과와 같다.

로 외워두면 될 것 같다.

편하게 나눗셈, 곱셈할 수 있는데 왜 쉬프트 연산자를 제공할까? 속도에서 차이가 나기 때문이다. 가독성이 중요하다면 나눗셈, 곱셈 사용해도 되지만, 속도가 중요시되는 프로그램 개발에선 쉬프트 연산을 활용하는 것이 좋다.

▶ 3-3 관계 연산자(비교 연산자 : Comparison Operator)

관계 연산자는 자주 사용하니까 간단히 정리하고 넘어가야겠다.

▷ 대소비교 연산자

연산자	연산결과
>	좌변 값이 크면 true, 아니면 false
<	좌변 값이 작으면 true, 아니면 false
>=	좌변 값이 크거나 같으면 true, 아니면 false
<=	좌변 값이 작거나 같으면 true, 아니면 false

▷ 등가비교 연산자

연산자	연산결과
==	두 값이 같으면 true, 아니면 false
!=	두 값이 다르면 true, 아니면 false

▷ 문자열의 비교

두 문자열을 비교할 때는, 연산자 '==' 대신 equals()라는 메서드를 사용해야 한다. equals()는 비교하는 두 문자열이 같으면 true, 다르면 false를 리턴한다.

▶ 3-4 논리 연산자(Logical Operator)

|| (OR 결합) : 피연산자 중 어느 한 쪽만 true이면 true를 결과로 얻는다.
&& (AND 결합) : 피연산자 양쪽 모두 true이어야 true를 결과로 얻는다.

-------------------------------------------------------------------------------
! (논리 부정 연산자) : 피연산자가 true이면 false를, false이면 true를 리턴한다.

▶ 3-5 instanceof

참조변수 instanceof 타입(클래스명)
            
-> 연산의 결과로 true가 나온다는 것은 참조변수가 오른쪽 타입으로 형변환이 가능하다는 것을 의미한다.

▶ 3-6 Assignment(=) Operator

대입연산자라고도 불린다. 대입 연산의 진행방향은 오른쪽에서 왼쪽이기 때문에 'x=y=3;'에서 'y=3'이 먼저 수행되고 그 다음에 'x=y'가 수행된다.

▷ 복합 대입 연산자

다른 연산자와 결합하여 '{op}='과 같은 방식으로 사용할 수 있다. 예를 들어 +=, -=, *=, /=, %=등 결합된 두 연산자는 공백없이 사용해야 한다. 풀어서 작성하면

i = i+3;
i = i-3;
i = i*3;
i = i/3;
i = i%3;

이렇게도 작성할 수 있다.

▶ 3-7 화살표 (->) 연산자

화살표 연산자는 람다식을 작성할 때 메서드이름과 반환타임을 제거하고 매개변수 선언부와 바디 사이에 '->'를 추가하는 방식으로 쓰인다.

~~▶ 3-8 3항 연산자~~

~~▶ 3-9 연산자 우선순위~~

▶ 3-10 (optional) Java 13, Switch Operator

기존의 swtich의 case : 에서 콜론이 빠지고 arrow operator을 사용할 수 있게 되었다. break대신 yield을 사용한다. 다중 구문 적용시, throw구문을 사용할 때, expression이 아닌 경우는 중괄호로 감싼다.

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        countNum(2);
    }
    public static void countNum(int i){
        switch(i){
            case 1 -> System.out.println("하나");
            case 2 -> System.out.println("둘");
            case 3 -> System.out.println("셋");
            default -> System.out.println("3이상 숫자");
        }
    }
}

백기선님의 자바 라이브 스터디 커리큘럼을 따라 공부하고 있습니다.

잘못된 점이나 보충할 부분이 있으면 코멘트 남겨주세요

작은 조언이 저에겐 성장의 원동력이 됩니다 :-)

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