오늘은 자주 사용되진 않지만, 나중에 필요할 때 참고하기 위해서
비트연산에 대해 짧게 정리해보려고 한다.

비트연산

파이썬의 비트연산은 c, java와 다를게 없다.

종류	의미
>>	오른쪽 shift
<<	왼쪽 shift
&	비트 AND
^	비트 XOR
|	비트 OR

5가지 종류가 있고, 모두 2진수로 생각해서 계산한다.

shift 연산

shift 연산은 왼쪽 shift와 오른쪽 shift가 있다.

10진수 5를 가지고 비트연산을 해보자.

a = 5
print(bin(a)) # 2진수값 구하기
print(a << 2) #오른쪽 shift
print(a >> 2) #왼쪽 shift

5의 2진수 값 = 0b101
5를 오른쪽으로 두 칸 shift한 값 = 1이 출력된다.
5를 왼쪽으로 두 칸 shift한 값 = 20이 출력된다.

왜 이런 결과가 나오는걸까?

5는 2진수로 0b101이다.

이동	값 변화
오른쪽으로 2칸 이동	ob1 = 1
왼쪽으로 2칸 이동	0b10100 = 20

왼쪽으로 밀때는 0을 뒤로 붙이면 된다.
오른쪽으로 미는 경우는 오른쪽 끝에 있는 비트는 없어진다.

&연산

이 연산은 비트끼리 AND 연산이다.
같은 자리 수 끼리 &연산을 하며 두 수 모두 1인 경우에만 1이된다.

연산 전	연산 후
1 & 1	1
1011 & 1111	1011
101101 & 101010	101000

다음 예시 참고!

^연산

이는 XOR연산으로 연산하는 두 비트 값이 다르면 1이된다.

연산 전	연산 후
1 ^ 0	1
1 ^ 1	0
1011 ^ 1111	0100

| 연산

|는 OR연산이다.
shift + \를 하면 '|'를 사용할 수 있다.

연산하는 두 비트 중 하나만 1이어도 1이된다.

연산 전	연산 후
1 | 1	1
1 | 0	1
0 | 0	0
0 | 1	1
111 | 011	111

~ 연산

이번 연산은 자주 사용하지 않는 개념이기 때문에 쪼금 어렵다.

~연산을 알기 전에 보수 개념을 알아야 한다.
보수는 '보충을 해주는 수' 라는 의미로 컴퓨터가 뺄셈을 할 때 사용되는 개념이다.

컴퓨터는 뺄셈을 할 수 없어서 x-y라는 뺄셈을
x+(-y)라는 덧셈으로 바꿔 처리해야 한다.
이때, +(-y)가 보수가 된다.

보수 표현은 1의 보수와 2의 보수로 나눌 수 있다.

1의 보수 표현

1의 보수 표현이란 2진수에서 '1을 뺀 커다란 2의 제곱수'에서 '어떤 수'를 빼서 얻은 값이다.

예를 들어 10진수 6을 2진수로 변환하면 110이다.
110을 어떤 수로 가정했을 때 한 자릿수가 더 많은 1000이 커다란 2의 제곱수가 된다.

여기서 1을 뺀 111이 바로 1을 뺀 커다란 2의 제곱수가 된다.

111에서 110을 뺀 값인 001이 110의 1의 보수 표현이 된다.

즉, '1의 보수 표현'은 2진수를 뒤집어만 주면 된다.

2의 보수 표현

2의 보수 표현은 2진수에서 '커다란 2의 제곱수'에서 '어떤 수'를 빼서 얻은 값이다.

2진수 110을 어떤 수로 예로 들면,
커다란 2의 제곱수는 1000이 된다.
1000에서 110을 뺀 값인 010이 바로 110의 2의 보수 표현이 된다.

결국 '2의 보수 표현'은 '1의 보수 표현'에 1을 더해준 값이 된다.

이제 ~연산으로 돌아오면

>>> bin(~0b1100)

'-0b1101'

>>> ~ 12
-13

>>> ~ 3
-4

>>> ~ 0
-1

0b1100는 10진수 12다.
~연산자를 취했더니 -13이라는 결과가 나온다.
~3의 결과도 -4가 나왔다.

즉, x라는 값을 넣으면 다음과 같은 값이 나온다는 것이다.

~x = -x -1

즉 2의 보수를 취하고 그 값에서 1을 빼주는 연산을 해주면 된다.

낯선 개념이 등장해서 어렵지만, 다시 한 번 천천히 봐보자.

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