[CS] 자바의 정석 독서 #5 - 연산자

 

연산자는

산술연산 - 비교연산 - 논리연산 - 대입연산

순으로 우선순위를 가지며, 단항연산자의 우선순위가 이항연산자보다, 이항연산자가 삼항연산자보다 우선순위가 높다.

 

이 순서대로 연산 우선순위를 가지며, 산술연산 중에서 곱셈,나눗셈 - 덧셈,뺄셈 - 비트시프트 연산의 우선순위를 가진다.

이 밖에도 논리연산의 경우에는 &, && (AND)가 |, || (OR) 보다 우선순위가 높다. (&, |은 비트연산용) 괄호를 사용하여 우선순위를 명시적으로 표현하면 좋다.

 

또한 단항연산의 경우에는 오른쪽에서 왼쪽으로 (대표적인 예시가 -3 같은 부호단항연산), 대입 연산의 경우에도 오른쪽에서 왼쪽으로 (x = 4+5 면 4+5부터 계산) 진행되며 나머지 연산들은 모두 왼쪽에서 오른쪽으로 진행한다. C프에서 배운 내용들

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산술연산과 산술변환

어제 캐스팅과 형변환 다룰 때 잠깐 나왔던 내용인데,

int i = 10;
float f = 20.0f;

float result = i + f;

이렇게 타입이 다른 두 변수를 더해야할 때, 하나하나 캐스팅으로 형변환을 하는 것이 아니라 컴파일러가 알아서 형변환을 해준다. 이를 산술변환이라고 칭한다.

 

산술변환 시에도 규칙이 있는데,

1. 형변환은 두 피연산자의 타입 중 byte - short/char - int - long - float - double 순서에서 저장할 수 있는 값이 더 큰 타입으로 두 피연산자의 타입이 일치된다. int 와 double을 더하면 두 피연산자와 결과값 모두 double로 통일

2. 피연산자의 타입이 int보다 작으면 int로 변환된다. 즉 byte나 short 를 더하면 모두 int로 형변환되어서 계산되고 결과도 int로 출력된다. 따라서 byte나 short는 별 필요가 없다. 약간 안좋게 말하자면 과거 바이트 수 하나하나가 중요했던 시기의 잔재정도?

 

y = m + n 등의 산술연산에서, y, m, n의 타입은 산술변환의 규칙에 맞춰서 하나로 통일된다. 만약 나눗셈에서 소수 결과를 얻고 싶다면 피연산자 중 하나를 float로 변환해야한다. 그렇지 않으면 정수 / 정수가 되어서 값도 소수점을 버린 정수로 출력된다. 반올림은 되지 않는데, 반올림을 원하면 Math.round() 메서드를 쓰거나 float 값에 0.5를 더해주면 된다,

 

산술연산자

산술변환 2번규칙 때문에 여러 오류가 터질 수 있는데, 대표적으로

byte a = 3;
byte b = 7;
byte c = a + c;

이러면 에러가 생긴다.

연산과정에서 a, c는 모두 int로 변환되고 덧셈한 값 역시 int로 반환되기에 c도 int로 선언되어야한다. 물론 캐스팅을 통해서 byte 값으로 구할 수는 있는데, int를 byte로 다시 형변환시키게 되는 것이므로 오버플로우가 일어날 수 있다.

int a = 1_000_000;
int c = 2_000_000;

long c = a * b;

마찬가지로 이러한 상황에서도 에러는 아니지만 오버플로우가 일어날 수 있는데, a*b는 int 값으로 값이 반환되므로 long 타입으로 변경해도 오버플로우된 int 값을 long으로 형변환하는거라 오버플로우가 그대로 유지된다. 수정하려면 a나 b를 연산과정에서 캐스팅을 통해 long으로 바꿔주어야한다.

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char 타입도 내부에는 2바이트 정수로 저장되므로 산술연산을 적용할 수 있다.

'2' - '0' → 50 - 48 = 2로 똑같이 적용되며, 이는 유니코드값을 따른다.

 

따라서 산술연산의 규칙을 적용받는 연산으로, 위처럼 char + int나, char + char 형식으로 산술연산을 진행하면 각 피연산자가 int로 형변환되며, 계산결과도 int로 구해진다. 따라서 char c = c1 + 1; 이런 식으로 코드를 짜면 에러가 터진다. 캐스팅을 통한 형변환이 필요하다.

 

char c2 = 'a' + 1; //b

단 이런 방식으로는 에러가 터지지 않는데, 변수가 아닌 리터럴 간의 연산에서는 컴파일러가 알아서 형변환을 진행해주기 때문이다.

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비교연산

연산결과는 오직 true와 false. 파이썬처럼 True, False가 아니니까 얼마나 편하고 좋아

 

비교는 간단하기 때문에 연산자도 많지 않다. < > <= >= == != 정도가 있고, 알아둘 것은 이항연산자이기 때문에 자동형변환의 적용대상이라는 것

 

10 == 10.0f;
'A' > 64;

모두 true다. 이는 산술연산에서 다뤘던 자동형변환의 과정과 일치한다..다만

 

0.1 == 0.1f //false

이렇게 소수연산에서는 오류가 생길 수 있는데, 그제 부동소수점에서 다뤘던 것처럼 0.1은 이진수로 변환하는 과정에서 오차가 발생하기 때문에 그렇다. 즉 이진소수의 대부분은 실제 값이 아니라 근사값을 저장한다고 볼 수 있겠다.

 

따라서 double과 float의 비교연산의 경우에는 무조건 double을 float로 바꿔서 진행해야한다. 그 반대의 경우에는 float에서 생긴오차가 그대로 double로 변환되기 때문이다. double을 float로 바꾸면 그 과정에서 오차가 발생하는데 어차피 발생하는 오차의 크기는 같으므로 == 연산자가 통하기 때문이다.

 

char은(는) != 이나 == 같은 비교연산이 가능했지만 String은 equals() 메서드를 사용해야한다. 내용이 같아도 다른 객체를 참조하고 있으면 == 연산에서 true가 반환되지 않기 때문이다. 대소문자 여부를 무시하고 싶다면 equalsIgnoreCase() 메서드

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논리연산

AND -> && / OR -> ||

이외에는 AND, OR가 동일하다. AND -> true - true 일 때만 true / OR -> false - false 일 때만 false

다양한 예제는 p.136부터 참고

 

논리연산 역시 저번 컴공개 때 배웠던 것처럼, 효율적으로 연산을 진행한다.

OR 연산의 경우에는, 첫 번째 피연산자가 true면 무조건 true를 반환하고 두 번째 피연산자는 오류가 일어나던말던 통과한다

 

System.out.println( 1==1 || 1/0==1); //true
System.out.println( 1==3 || 1/0==1); //에러

이렇게

AND 연산에서는 첫 번째 피연산자가 false일 때 이러한 경우가 생긴다. 따라서 비교연산에서 좌항과 우항의 값을 잘 조절하면 연산속도를 줄일 수 있다.

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비트연산

& | ^ ~ << >> 이 있다.

이진수가 비트에 저장되므로 (00000101과 00000011 이런 식으로..) 비트연산은 이런 비트 하나하나 논리연산을 실행한다.

 

즉 5 (이진수 00000101)와 3 (이진수 00000011) 에서

5 | 3 -> 00000111 (비트를 비교, 하나라도 1이면 1) -> 7

5 & 3 -> 00000001 (비트를 비교, 하나라도 0이면 0) -> 1

5 ^ 3 -> 00000110 (비트가 다를때만 1) -> 6

순서대로 OR, AND, XOR

 

이런 비트연산이 16진수 표현식에서 사용되는 경우가 있는데 이건 부동소수점처럼 따로 알아보려고 한다.. 16진수부터 배우고

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조건연산 ?:

파이썬에는 if문 한 줄로 쓰기가 있는데

x = 0 if x > 0 else 1

자바에서 이에 대응하는 것이 조건연산자 ? : 이다.

조건식, 식1, 식2을 필요로하는 삼항연산자이며, (유일하다)

 

x = (x>0) 0 : 1 ;

이런식으로 위의 문장을 표시할 수 있다. 괄호의 조건식이 참일 경우에는 콜론의 왼쪽값이, 거짓일 경우에는 오른쪽값이 들어간다. 파이썬처럼 if-else 문으로 쓸 수 있으면 코드는 짧게 쓰는게 좋으니까

 

result = x > 0 ? 0 : (x==0 ? 0: -1);

근데 뭐든 적당히

콜론을 중심으로 좌우항은 산술변환이 발생한다. 0 : 0.5라면 0.0 : 0.5로 산술변환이 자동으로 일어난다. 연산결과 역시 double로 통일된다.

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대입연산

제일 우선순위가 낮다. 대입연산자의 우항에는 식, 상수 등이 모두 가능하지만 좌항에는 반드시 값을 변경할 수 있어야한다. 좌항에 상수나 리터럴 같은 값이 들어오면 에러가 생긴다.

 

int i = 0;
i + 3 = 0;

이런 식으로

 

간혹 +=, *= 같은 복합대입연산자가 쓰이는데, 이는 대입연산자이 한 종류이기에 우선순위가 제일 낮다.

따라서 i *= 10 + 5; 라고하면 산술연산인 덧셈이 우선순위가 더 높기 때문에 i = i * (10+5); 가 계산된다.

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연산자 부분은 이전에 해본적도 있고 내용도 아는 내용이라 빠르게빠르게 읽으며 넘어갔다.

 

다만 시간상 읽지 못한 단항연산자 부분과

2진수 - 16진수 변환과 비트연산과 16진수의 관계는 다른 글로 찾아보려한다. 우선 여기까지