JAVA 연산자

목표
자바가 제공하는 다양한 연산자를 학습하세요.
학습할 것
산술 연산자
비트 연산자
관계 연산자
논리 연산자
instanceof
assignment(=) operator
화살표(->) 연산자
3항 연산자
연산자 우선 순위
(optional) Java 13. switch 연산자

1. 연산자와 연산식

   자바는 데이타를 처리하고 결과를 산출하는 과정을 연산(Operations)이라고 한다. 연산을 위한 연산자(operator)와 연산하는 대상으로의 피연산자(opreand)가 있다. 이러한 코드를 연산식(expression)이라 한다.
   연산자의 종류에 따라 연산의 우선 순서와 방향이 차이를 가진다. 괄호 ()는 최우선 순위이므로 필요에 따라 적절하게 사용한다.
   연산자는 다른 연산자를 합쳐서 하나의 새로운 연산자를 만들 수 있다(+, ++, <, <=)
   연산자의 경우 단항연산자(!, --), 이항연산자(a+b), 삼항연산자(a?b:c) 등, 연산식에 사용하는 연산자의 갯수에 따라 구분한다.

2. 산술 연산자
   2.1 산술 연산자란

• 산술연산자는 +,-,*,/,% 로 이뤄져 있다.
• 정수끼리 연산을 하면, 피연산자 중에 long이 있을 경우 다른 피연산자는 long으로 변환 후 수행되며, 그 미만의 정수는 int 변환된 후 수행한다.
• 실수와 정수간 연산을 하면, 실수가 아닌 정수는 실수로 변환 후 수행한다.
• 정수 간 연산을 한 후 실수로 데이타를 변환한다 하더라도 소수점은 버림이 된 상태로 값을 출력한다.

2.2 산술연산자의 오버플로우 방지

• 오버플로우는 연산의 결과가 해당 데이타 타입의 수용가능한 범위를 초과할 때 발생한다. 오버플로우에 대응하는 코드는 아래와 같음.

int a = 1000000000;
int b = 1000000000;
System.out.println(a*b);  // -1486618624

if(a>=Integer.MAX_VALUE/b){
    System.out.println("오버플로우 발생");  // 오버플로우 발생
}

2.3 산술연산자의 부동소수점 문제

System.out.println(7*0.1); // 0.7000000000000001

• 위의 코드에서 우리가 기대하는 값은 0.7이다. 그러나 실제로는 0.7000000000000001 을 출력한다. 숫자 처리를 엄밀하게 해야할 경우 문제가 발생할 수 있다.
• 이러한 문제가 발생하는 이유는 부동소수점 타입(double, float) 때문이라 한다. 해결책은 bigDecimal을 통해 가능하다. 예시는 아래와 같다.

BigDecimal c = BigDecimal.valueOf(7.0);
BigDecimal d = BigDecimal.valueOf(0.1);
System.out.println(c.multiply(d)); // 0.70

2.4 NaN과 infinity, ArithmeticException

• 0으로 나누는 경우 아래와 같은 오류가 발생한다.

1/0 // ArithmeticException
1/0.0 // Infinity
1%0.0 // NaN

• 산술예외에 대해서는 예외처리를, Infinity와 NaN에 대해서는 Double.isInfinity(), Double.isNan()을 통해 true와 false 값을 받는 것으로 해결 가능하다.
• 하지만 NaN의 경우 그 값이 String이라 하더라도 Double로 인식된다. 이에 대한 대응을 필요로 하며 그것은 아래와 같다.

Double val = Double.valueOf("NaN"); // 컴파일 오류가 발생하지 않는다.
System.out.println(val+3); // NaN

if(val.isNaN()){
    val=0.0;
}
System.out.println(val+3); //3.0

2.5 문자열 연결 연산자(+)

• 숫자와 문자열을 연결할 수 있다. 한편, 숫자와 문자열이 혼합된 상태라면, 그것의 위치에 따라 산술연산이 되기도, 문자열 연결이 되기도 한다. 구체적인 내용은 아래와 같다.

System.out.println(1+2+"번"); // 3번
System.out.println(1+(2+"번")); // 12번

3. 비교 연산자

• 피연산자를 비교하여 boolean 타입인 true/false를 산출하기 위한 연산자이다. <, <=, =, >, ==, != 등이 있다.
• 2.3의 부동소수점 문제가 동일하게 발생할 수 있다. 그러므로 double과 float의 비교 연산은 주의를 해야 한다.

0.1==0.1f // false

• String의 경우 문자열이 동일하면 같은 해당 변수는 같은 주소를 가르킨다. 그러므로 비교 연산자가 작동한다. 하지만 new를 통해 새로운 객체를 생성하면 그 문자열이 동일하더라도 항상 false이다. 그때는 equals() 메서드를 사용해야 한다.

4. 논리 연산자

   논리곱(AND)	&&,&	좌항우항 모두 true
   논리합(OR)	||,|	둘 중 하나 혹은 양항 모두 true
   배타적논리합(XOR)	^	양항 중 단 하나만 true
   논리부정(NOT)	!	피연산자의 논리값을 바꿈

• 논리곱과 논리합은 각각 연산자를 두 개를 가진다. &의 경우 좌항이 false일 경우 해당 연산식을 false로 처리한다. |의 경우 좌항이 true일 경우 해당 연산식을 true로 처리한다. &&과 ||의 경우 좌항의 논리값과 관계 없이 우항을 처리한다.

5. 비트 연산자

• 비트연산자는 0과 1로 이뤄진 bit 데이타를 의미한다. 데이타 타입 중 bit를 다루는 것은 자바에 존재하지 않는다. 그러므로 비트 연산자는 연산하고자 하는 정수를 int로 변환하고, 비트연산자(&, |, ^, ~, <<, >>, >>>)와 비트 논리 연산자(&, |, ^)를 처리한 후, int 값으로 산출한다.
• 비트 연산자의 값을 출력하고 싶으면, Integer.toBinaryString() 매서드를 통해 String 값으로 받아야 한다. 추가적으로 비트 반전 연산자는 ~이며, 0을 1로 1을 0으로 바꾼다. 그 예시는 아래와 같다.

System.out.println(Integer.toBinaryString(7)); // 111
System.out.println(Integer.toBinaryString(~7)); // 11111111111111111111111111111000

• 아래는 비트연산의 예시이며 그 아래의 table은 그것의 처리 과정이다.

System.out.println(6^3); // 5

값	4	2	1
6	1	1	0
3	0	1	1
XOR(둘 중 하나만 true)	true	false	true
값 : 5	1	0	1

• 비트 이동 연산자는 그 값을 좌측 혹은 우측으로 해당 값 만큼 밀어내는 것을 의미한다. 아래는 111을 좌측으로 3칸 옮기는 것을 의미한다.

System.out.println(Integer.toBinaryString(7<<3)); // 111000

6. 대입연산자(assignment operator)

• 대입연산자(=)를 통해 우항을 좌항의 변수의 값으로 저장한다.
• 대입연산자에 다른 연산자를 추가하여 복합 대입 연산자를 만들 수 있다. 그럴 경우 변수의 값이 좌항이 되고, 대입연산자가 아닌 연산자를 연산식의 연산자로 하며, 대입하는 값을 우항으로 한다. 아래의 코드가 그것의 예이다.

double assign = 10.0;
System.out.println(assign+=10); // 20.0 (assign = assign + 10.0)
System.out.println(assign/=10); // 2.0 (assign = assign / 10.0)

7. 삼항연산자

• 삼항 연산자는 세 개의 피연산자를 통해 if문을 간략하게 처리한다. 그래서 조건 연산식이라고도 불린다.

String str = (10>6)?"10이크다":"6이크다";
System.out.println(str); // 10이크다

8. instanceof

• 부모타입의 객체를 자식타입으로 강제 타입 변환(Casting)을 할 수 있다. 하지만 상속관계가 없는 경우 ClassCastException이 발생할 수 있다. 그러므로 instanceof를 통해 해당객체가 해당타입에 상속관계인지를 true/false를 통해 보여준다. 그 말은 타입 변환이 가능하다는 의미와 같다.

if(parent instanceof Child){
	Child child = (Child) parent;
}

9. 화살표 연산자(람다식, ->)

• 인터페이스는 매소드는 존재하지만 구체적인 정의는 되어있지 않다. 이를 상황과 조건에 따라 정의하고 사용할 수 있다. 이때 사용하는 것이 람다식이다.
• 인터페이스 변수 = 람다식; 으로 정의한다. 람다식은 (타입 매개변수) -> {실행문}의 구조이다. 구체적인 코드는 아래와 같다.

public interface TestInterface {
    public void method(int x);
}
public class test {
    public static void main(String[] args) {
        TestInterface test;
        test = x-> {
            System.out.println(x*5);
        };
        test.method(5); // 25
    }
}

• TestInterface는 반드시 단 하나의 메서드를 가져야 한다. 그렇지 않으면 어떤 메서드를 호출하는지 확인할 수 없기 때문이다.
• 인터페이스의 메서드는 리턴값의 여부(void, int)와 매개변수(int x)를 정의할 수 있다.
• 람다에서 정의할 때는 인터페이스에서 정의한 매서드의 형식에 맞춰서 리턴과 매개변수를 정의해야 한다.

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주요 참고자료는 <이것이자바다>, 신용권 입니다.