3주차 과제: 연산자

(백기선 스터디)

 

📌 목표

자바가 제공하는 다양한 연산자를 학습하세요.

💡 학습할 것

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

코드 올릴 때 여기를 통해서 올려볼 예정이다.

colorscripter.com/

 

💡 바이트코드 빠르게 보는 법(인텔리제이 : view-> show bytecode)을 이용한다. (터미널이랑은 조금 다른 것 같다)

 

1. 산술 연산자

산술 연산자를 배우기 전에 연산자와 피연산자의 개념에 대해서 알아보자.

• 연산자 : 연산을 수행하는 기호를 의미
• 피연산자 : 연산자를 이용해 연산되는 변수를 의미한다.

x + y라는 식에서 x와 y는 피연산자, +는 연산자를 의미한다.

 

산술 연산자에는 총 5가지가 있다.

우리가 익히 알고 있는 가감승제(+,-, *, /) 외에도 나머지를 구하는 연산자인 %를 포함해서 5가지이다.

가감승제는 우리가 기본적으로 알고 있으나 %는 익숙하지 않아 알아보도록 하자.

%는 어떤 수를 나누었을 때의 나머지를 계산해주는 연산자이다. 예) 5 % 2 = 1이다.

 

📢 산술 연산 시의 주의할 점이 몇 가지 있다.

1. 오버플로우 : 연산 후의 결과를 담을 수 있는 타입의 변수를 선언해야 된다. 그렇지 않으면 오버플로우가 발생할 수 있다.

public class Main {
 
    public static void main(String[] args) {
 
       int a = 3000000;
       int b = 3000000;
       int c = a * b;
 
       System.out.println(c); // overflow 발생
 
    }
}
 

바이트코드는 아래와 같다.

 

둘 차이를 보면

타입이 주석으로 보이는 거랑 long으로 표현된 바이트코드가 더 길어졌다(?) 정도밖에 없는 거 같다.(?)

2. 정확한 계산은 실수 타입(부동소수점)을 사용하지 않는 것이 좋다.

• 라이브 스터디 2회에서도 말했지만 float이나 double보다는 BigDecimal을 사용하자.

import java.math.BigDecimal;
import java.math.BigInteger;
 
public class Main {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        float number = 0f;
        for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
            number += 0.1f;
        }
        System.out.println(number); // 1.0000001
 
        BigDecimal number2 = BigDecimal.ZERO;
        for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
            number2 = number2.add(BigDecimal.valueOf(0.1));
        }
        System.out.println(number2); // 1.0
    }
}

float이나 double이 값이 정확하지 않는 이유는 이진 포맷의 가수를 사용하는 부동소수점 타입은 0.1을 정확히 표현할 수 없어 근사치로 처리하기 때문이다. ( 이것이 자바다.(신용권) )

 

3. 형변환 

• 이 부분은 저번 시간에 파악했으므로 생략한다.

4. NaN과 Infinity      

일반적으로 0으로  나누면 컴파일은 정상적으로 동작하지만 ArithmeticException이 발생한다.

5 / 0.0 -> Infinity

5 % 0.0 -> NaN

연산 결과가 Infinity인지 NaN인지 확인하려면 Double.isInfinite()와 Double.isNaN()을 이용하면 된다. 

5. 문자열 연결 연산자 (+)

문자열을 연결할 때 +연산자를 사용한다.

String str = "Hello" + "study";

 

2. 비트 연산자

비트 연산자는 데이터를 비트(bit) 단위로 연산한다. 즉 0과 1로 이루어진 피연산자가 대상이 된다.

비트 연산자는 비트 논리 연산자와 비트 이동 연산자로 이루어져 있다.

비트 연산 시 주의할 점은 그 연산 괄가가 int타입이 된다는 것이다.

비트 논리연산자

• AND(논리곱, &) : 두 비트 모두 1일 경우에만 1 반환
• OR(논리합, |) : 두 비트 중 하나만 1이면 1 반환
• XOR(배타적 논리합, ^) : 두 비트 중 하나는 1, 다른 하나가 0일 때 1 반환
• NOT(논리 부정, ~) : 보수

비트 이동연산자

연산식			설명
a	<<	b	정수 a의 각 비트를 b만큼 왼쪽으로 이동(빈자리는 0으로 채워진다.)
a	>>	b	정수 a의 각 비트를 b만큼 오른쪽으로 이동(빈자리는 정수 a의 최상위 부호 비트와 같은 값으로 채워진다.)
a	>>>	b	정수 a의 각 비트를 b만큼 오른쪽 으로 이동(빈자리는 0으로 채워진다.)

 

public class Main {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        byte a = 8;
        byte b = 1;
        int result; // 연산결과는 int타입으로 반환된다.
 
        // 비트 논리연산
        result = a & b;
        System.out.println(result);
 
        result = a | b;
        System.out.println(result);
 
        result = a ^ b;
        System.out.println(result);
 
        result = ~a;
        System.out.println(result);
 
        // 비트 이동연산
 
        result = a >> b;
        System.out.println(result);
 
        result = a << b;
        System.out.println(result);
 
        result = a >>> b;
        System.out.println(result);
    }
}
 

3. 관계 연산자

관계 연산자는 비교 연산자라고도 하며 대소 비교 or 동등 비교를 해서 true/false를 반환한다.

public class Main {
 
    public static void main(String[] args) {
 
        int a = 1;
        int b = 2;
        int c = 1;
 
        /*대소 비교*/
        System.out.println( a > b); // false
        System.out.println( a < b); // true
        System.out.println( a >= b); // false
        System.out.println( a <= b); // true
 
        /*동등 비교*/
        System.out.println(a == c); // true
        System.out.println(a != c); // false
 
    }
}

비트 논리 연산자와 거의 동일하다. 기호만 조금 다른 부분이 있으므로 주의하자.

피연산자들의 타입이 boolean이다.

• AND(논리곱, & 또는 &&) 
• OR(논리합, | 또는 || ) 
• XOR(배타적 논리합, ^) 
• NOT(논리 부정, !) 

5. instanceof

참조 변수가 참조하고 있는 인스턴스 타입이 맞는지 아닌지 boolean으로 반환해 준다.

public class Rand {
    public static void main(String[] args) {
        
        String c = "5";
 
        if(c instanceof String) { // true
            System.out.println("String 타입입니다.");
        }
    }
}

improver.tistory.com/140

6. assignment(=) operator

대입 연산자, 할당 연산자라고 한다.

이 연산자를 통해 메모리에 값을 저장할 수 있다.

구분	연산자	설명
단순 대입 연산자	=	우측의 피연산자를 좌측 피연산자에 대입
복합 대입 연산자	+=	우측 피연산자를 더한 후 좌측 피연산자에 대입
	-=	우측 피연산자를 뺀 후 좌측 피연산자에 대입
	*=	우측 피연산자를 곱한 후 좌측 피연산자에 대입
	/=	우측 피연산자를 나눈 후 좌측 피연산자에 대입
	%=	우측 피연산자에 대한 나머지값을 좌측 피연산자대입
	&=	&연산 후 좌측 피연산자에 대입
	|=	|연산 후 좌측 피연산자에 대입
	^=	^연산 후 좌측 피연산자에 대입
	<<=	<<연산 후 좌측 피연산자에 대입
	>>=	>>연산 후 좌측 피연산자에 대입
	>>>=	>>>연산 후 좌측 피연산자에 대입

 

7. 화살표(->) 연산자

화살표 연산자는 자바 8 이후에 도입된 람다식에서 도입된 연산자이다.

람다식은 "(매개변수) -> {실행코드}" 형태로 작성한다.

Runnable runnable = new Runnable() {
    public void run() {...}
};

Runnable runnable = () -> {...};

 

예) 이름이 6자리가 넘으면 예외 발생한다를 ->연산자를 이용해 코딩을 한다면 이렇게 짤 수 있을 거 같다.

public List<String> Names() {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String str = scanner.nextLine();
        String[] name = str.replace(" ", "")
                .split(",");
        
        Arrays.stream(name).forEach(s -> {
            if (s.length() > 6) {
                throw new IllegalArgumentException("예외 발생");
            }
        });
        return Arrays.asList(name);
    }

 

8. 3항 연산자

삼항 연산자는 세 개의 피연산자가 필요하는 연산자이다.

형태

조건식 ? 값1or 연산식1 : 값1 or 연산식1

• 조건식이 true : 값1 or 연산식 1을 반환한다.
• 조건식이 false : 값2 or 연산식 2를 반환한다.

 

9. 연산자 우선 순위

아래의 순서로 연산자 우선순위를 가진다.

1. 최우선연산자 ( ., [], () )

2. 단항연산자 ( ++,--,!,~,+/-   : 부정, bit변환>부호>증감)

3. 산술연산자 ( *,/,%,+,-,shift) < 시프트연산자 ( >>,<<,>>> ) >

4. 비교연산자 ( >,<,>=,<=,==,!= )

5. 비트연산자 ( &,|,,~ )

6. 논리연산자 (&& , || , !)

7. 삼항연산자 (조건식) ? :

8. 대입연산자 =,*=,/=,%=,+=,-=

 

Reference

programmers.co.kr/learn/courses/5/lessons/116

10. (optional) Java 13. switch 연산자

 

oracle13 doc참고

docs.oracle.com/en/java/javase/13/language/switch-expressions.html

Java Language Updates

여기도 좋은듯하다.

www.baeldung.com/java-switch

Java Switch Statement | Baeldung

 

아래와 같은 코드가 있다고 하자.

public enum Day { SUNDAY, MONDAY, TUESDAY,
    WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY; }

// ...

    int numLetters = 0;
    Day day = Day.WEDNESDAY;
    switch (day) {
        case MONDAY:
        case FRIDAY:
        case SUNDAY:
            numLetters = 6;
            break;
        case TUESDAY:
            numLetters = 7;
            break;
        case THURSDAY:
        case SATURDAY:
            numLetters = 8;
            break;
        case WEDNESDAY:
            numLetters = 9;
            break;
        default:
            throw new IllegalStateException("Invalid day: " + day);
    }
    System.out.println(numLetters);

이 코드는 Day의 Letter 수를 return 한다.

 

복잡한 조건을 분기 처리를 필터링해 variable numLetters에 값을 저장해서 반환하는 것보다.

Day의 길이를 바로 return 하는 것이 좀 더 좋아 보인다. 이것은 switch expression으로 해결 가능하다.

switch expression은 또한 break문을 사용할 필요 없이 밑으로 떨어지는 걸 방지할 수 있다.

 

switch expression을 통한 코드 재구현

    Day day = Day.WEDNESDAY;    
    System.out.println(
        switch (day) {
            case MONDAY, FRIDAY, SUNDAY -> 6;
            case TUESDAY                -> 7;
            case THURSDAY, SATURDAY     -> 8;
            case WEDNESDAY              -> 9;
            default -> throw new IllegalStateException("Invalid day: " + day);
        }
    );    

자바 런타임 시에 화살표 왼쪽에 매칭 되는 걸 찾아, 화살표 오른쪽 코드를 실행하며 밑으로 떨어지지 않는다.

 

자바 13에서 yield라는 표현도 생겼지만 시간 관계상 나중에 알아봐야 할 것 같다.