[JAVA] 연산자(operator)

PiggPotato·2023년 8월 5일

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🤔연산자?

연산자는 연산을 수행하는 기호를 말한다.

연산자가 연산을 수행하려면 연산의 대상이 있어야하며 그것을 '피연산자'라고 한다.

연산자(operator) : 연산을 수행하는 기호

피연산자(operand) : 연산의 작업 대상

연산자는 피연산자로 연산을 수행하고 나면 항상 결과 값을 반환한다.

// 대입연산자(=)도 우변의 값을 좌편에 저장하고 저장된 값을 반환한다.
int A = 0;
int B = 0
A = b = 1;

🤔연산자의 종류

종류	결합규칙	연산자	우선순위
단항 연산자	<---	++ -- + - ~ ! (type)	높음
산술 연산자	--->	* / %
		+ -
		<< >>
비교 연산자	--->	< > <= >= instanceof
논리 연산자	--->	&
		^
		\|
		&&
		\|\|
삼항 연산자	--->	? :
대입 연산자	<---	= += -= *= /= %= <<= >>= &= ^= \|=	높음

연산자의 기능이 비슷한 것들끼리 묶어놓은 연산자는 산술, 비교, 논리, 대입 4가지가 있고
피연산자의 개수에 의한 분류한 것으로는 단항 연산자와 삼항 연산자가 있는데 이는 대부분의 연산자는 이항 연산자 이기 때문이다.
단항 연산자의 -(부호 연산자)와 산술 연산자의 -(뺄셈 연산자)는 기호가 같은 경우가 있을 때는 피연산자의 개수로 구분한다.

💡 연산자의 우선순위와 결합규칙

식에 사용된 연산자가 둘 이상인 경우, 우선순위에 의해 연산 순서가 결정된다.

위와 같이 대부분의 실제 프로그래밍에서 사용되는 식은 수학에서의 우선순위와 같아 판단이 가능하다.

괄호()는 연산자가 아니며 연산자의 우선순위를 임의로 지정할 때 사용하는 기호다.

🤔 같은 우선순위의 연산자들이 여러개 있는 경우에는 어떤 순서로 연산을 수행할까?

우선순위가 같을 경우에 연산자의 결합규칙을 따른다.

결합 규칙은 연산자마다 다르지만, 단항 연산자와 대입 연사자만이 오른쪽에서 왼쪽(<-)으로 연산을 수행하고 나머지 연산자는 반대 방향인 왼쪽에서 오른쪽(->)으로 연산을 수행한다.

🤔 단항 연산자

종류	결합규칙	연산자	우선순위
단항 연산자	<---	++ -- + - ~ ! (type)	높음

💻 증감 연산자(++, --)

증감연산자는 피연산자에 저장된 값을 1 증가/감소 시킨다.

대부분의 연산자는 피연사의 값을 읽어 연산에 사용하지만. 오직 대입 연산자와 증감 연산자 만이 피연산자의 값을 변경한다.
산술 변환에 의한 자동 형변환이 발새라지 않으며, 결과의 타입은 피연산자의 타입의 타입과 같다.
피연산자의 양쪽에 모두 위치할 수 있다.

타입	설명	예시
전위형(prefix)	피연산자의 왼쪽에 위치, 값이 참조되기 전에 증가시킨다.	++i
후위형(postfix)	피연산자의 오른쪽에 위치, 값이 참조된 후에 증가시킨다.	i++

전위형 후휘형 모두 피연산자의 값을 1 증가/감소 시키지만, 수식이나 메서드 호출에 포함된 경우 결과가 다르다.
```
int i = 5, j = 0;
j = i++; //실행시 j = 5, i = 6
i = 5;
j = i++; // 실행시 j = 6, i = 6
```
전위형은 변수의 값을 먼저 증간 시킨 후 변수의 값을 읽어온다.
후위형은 변수의 값을 먼저 읽어온 후 변수의 값을 증가시킨다.
하나의 식에서 연산자의 사용을 최소화 하고, 식에 두 번 이상이상 포함된 변수에 증감 연산자를 사용하는 것은 피해야 한다.

💻 부호 연산자(+, -)

부호 연산자 '-'는 피연산자의 부호를 반대로 변경한 결과를 반환한다.

피연산자가 음수면 양수로, 양수면 음수로 변경한 결과를 반환한다.
부호 연산자 '+'는 역할이 없으며 거의 사용하지 않는다.
boolean형과 char형을 제외한 기본형에만 사용이 가능하다.

int i = -1; // i = -1
i = +i; i = -1

🤔산술 연산자

종류	결합규칙	연산자	우선순위
산술 연산자	--->	* / %	높음
		+ -
		<< >>	낮음

💻 사칙 연산자(+, -, *, /)

수학에서 사용될때 처럼 *, /, % 연산자가 +, - 연산자 보다 우선순위가 높다.

피연산자가 정수일 경우, 나누는 수로 0을 사용할 수 없다(에러 발생)
int a = 0;
a = 10 / 0;	//에러 발생

산술변환이 발생한다.

byte a = 10;
byte b = 5;
byte c = a + b; // 에러 발생

byte형은 int형보다 작은 표현범위를 가졌기 때문에 피연산자들의 자료형을 int형으로 변경한 다음 연산이 수행된다. 수행 결과가 int형(4byte)이기 때문에 byte(1byte)형 변수에 형변환 없이 저장하려 하면 오류가 발생한다.

아래와 같은 방법을 통해 해결이 가능하지만 작은 자료형인 byte로의 형변환은 데이터의 손실로 인한 값의 오차가 발생할 수 있다.
```
byte c = (byte)(a + b);
```

💡 범위보다 큰 값의 연산

int a = 1_000_000;
int b = 1_000_000;
long c = a * b;

결과를 저장하는 변수의 자료형이 long이지만, 연산 수행시 연산의 결과가 int 타입 이기 때문에 int의 최대값을 넘어 오버플로우가 발생한다.
```
c = (long)a * b //또는 a * (long)b로 작성하여 형변환을 해줘야 한다.
```
마찬가지로 연산의 결과가 int형으로 오버플로우가 발생하는 경우
```
long a = 1_000_000 * 1_000_000 
```
아래와 같이 작성하여 long 타입 리터럴임을 명시하여 long타입으로 산술 변환이 발생하게 작성해야한다.
```
long a = 1_000_000 * 1_000_000L // 또는 1_000_000L * 1_000_000L
```

💡 문자의 사칙연산

문자는 해당 문자의 유니코드(정수)로 저장된다. 따라서 정수간의 연산과 동일하다.

문자형으로 이루어진 정수('1')를 정수형으로 변환하는데 사용한다.

'0' ~ '9'는 유니코드상 연속적으로 배치 되어있다. ('0' = 48, '1' = 49)

연속적으로 배치되어 있기 때문에 '0'을 빼는 연산을 통해 실제 정수값을 구할 수 있다.
'1' - '0' = 1

'A' ~ 'Z'와 'a' ~ 'z'도 연속적으로 배치되어 있기 때문에 정수를 더해 원하는 문자를 찾을 수 있다.
char c = 'a';
char c1 = 'c1;
char c2 = ' ';
c2 = (char)(c1 +1);
c1 ++;
int형으로 변환한 후 덧셈 연산을 수행, 결과가 int형이기 때문에 char형 변수에 저장하기 위해서 형변환이 필요하다.

증감연산자(++)는 피연산자 c1에 저장된 값을 1 증가시킨다.

에러가 발생하는 경우

char c = 'a';
char c1 = 'c + 1;	// 에러 발생
char c2 = 'a' + 1;	// 에러 발생 X

c1 = c + 1의 경우 수식에 변사가 들어가 있어 컴파일러가 미리 계산을 할 수 없어 형변환이 필요해 에러가 발생한다.
c2의 경우 에러가 발생하지 않는데 'a' + 1은 리터럴 간의 연산이기 때문이다.
```
char c2 = 'a' + 1 // 컴파일 전
char c2 = 'b' // 컴파일 후
```
상수 또는 리터럴 간의 연산은 실행 과정 동안 변하는 값이 아니기 때문에 컴파일러가 컴파일 시 컴파일러가 계산하여 최적화된 코드를 미리 계산하여 그 결과로 대체하기 때문이다.

💡 나눗셈 연산자 성질 이용하기

int형 간의 나눗셈의 성질을 이용하여 실수의 소수점 버리기

pi : 3.141592f

float형 pi * 1000은 float형 3141.592f가 된다.

int형으로 형변환되어 소수점을 버린다. 3141이 된다.

int와 float의 연산으로 float형 3.141f가 된다.

예시는 소수점 셋째 자리까지만을 남기는 예시로 10^3(남기고 싶은 자리수)의 정수를 곱한뒤 정수형으로 형변환 함으로 나머지 소수점을 버린다.
그 후 실수와의 연산을 통해 다시 실수형으로 형변환 한다.
1번 단계를 (pi * 1000 + 0.5)로 변경 한다면 남기고 싶은 자리수(3번째)의 다음 자리의 수(3번째)를 반올림 할 수 있다.

💡 Math.round를 사용하여 반올림 하기

pi : 3.141592

Math.round 메서드는 매개변수로 받은 값을 소수점 첫째 자리에서 반올림하고 결과를 정수로 반환한다.

pi * 1000은 double형 3141.592가 된다.

round 메서드가 첫째 자리에서 반올림한 정수 3142를 반환한다.

int와 double의 연산으로 double형 3.141가 된다.

💻 나머지 연산자

왼쪽 피연산자를 오른쪽 피연산자로 나누고 난 나머지 값을 결과로 반환하는 연산자이다.

피연산자로 정수만을 허용하며 0을 피연산자로 사용할수 없다.
```
int a = 10, b = 8;
int c = a % n;	// 나머지 값 2를 반환한다.
```

💡 피연산자로 음수를 허용한다.

부호는 무시되어 결과는 음수의 절대값으로 나눈 나머지 값과 같다.
나머지 연산을 한 결과에 왼쪽 피연산자의 부호를 붙히면 된다.
```
-10 % 8;	// -2
10 % -8 	// 2
-10 % -8	// -2
```

🤔 비교 연산자

두 피연산자를 비교하는데 사용되는 연산자이다. 결과는 오직 true와 false중 하나만을 반환한다.

이항 연산자이기 때문에 자동 형변환후 비교된다.

💻 대소비교 연산자(>, <, >=, <=)

두 피연산자의 값의 크기를 비교하는 연산자이다.

boolean형과 참조형을 제외한 나머지 자료형에 사용이 가능하다.

종류	연산자	연산결과
비교 연산자	>	좌변의 값이 크면 true, 아니라면 false
	<	좌변의 값이 작으면 true, 아니라면 false
	>=	좌변의 값이 크거나 같다면 true, 아니라면 false
	<=	좌변의 값이 작거나 같다면 ture, 아니라면 false

💻 등가비교 연산자(==, !=)

두 피연산자의 값이 같은지 다른지 비교하는 연산자이다.

종류	연산자	연산결과
비교 연산자	==	두 값이 같다면 true, 아니라면 false
	!=	두 값이 다르다면 true, 아니라면 false

대소비교 연산자(>, <, >=, <=)와 달리 기본형과 참조형 포함 모든 자료형에 사용이 가능하지만 기본형과 참조형 사이의 비교는 불가능하다.(형변환 불가)
```
10.0
```
기본형 : 저장된 값을 비교
참조형 : 저장된 객체의 주소값이 같은지 비교

float과 double 타입의 비교

double 타입의 값을 float 타입으로 형변화 한 다음 비교해야한다.
실수형은 근사값으로 저장되기 때문에 정확도를 넘어가는 값을 오차가 발생할 수 있다.
```
double d = 0.1;
float f = 0.1f;
```
d == f :변수 f를 double 타입으로 형변환하여 비교한다. 형변환을 해도 근사값으로 처리한 부분의 값은 변하지 않기 때문에 비교 연산시 false를 반환한다.
(float)d = f : 변수 d를 float 타입으로 형변환하여 비교한다.

💡 문자열의 비교

비교 연산자가 아닌 equals() 메서드를 사용하여 비교한다.

equals()메서드는 두 비교하는 문자열이 같으면 true, 다르면 false를 결과로 반환한다.

문자열(String)은 클래스로, 객체를 생성할 때 new를 사용해야 하지만 특변히 간단히 표현하여 사용하는 방법이 있다.

String str = new String("abc") // 일반적인 객체를 생성
String str = "abc" //  간단히 표현
boolean b = str.equals("abc") // 내용이 같으므로 true가 반환된다.

비교 연산자(==)로 비교

String str = "abc";
String str1 = new String("abc");

str == "abc"	// true
str1 == "abcc"	// false
// 둘의 차이는 나중에 자세히 다룬다.
str.equals("abc")	// true
str1.equals("abc")	// true

내용이 같더라도 비교연산자(==)로 비교하면 false를 결과로 반환한다.
비교연산자는 두 문자열이 완전히 같은것인지 비교하기 때문에 str1 == "abc"의 경우는 내용은 같지만 서로 다른 객체이므로 false를 반환한다.
equals()는 객체가 달라도 내용이 같다면 true를 반환한다.
equalsIgnoreCase() : 내용을 대소문 구분 없이 비교한다.

🤔 논리연산자

💻 논리 연산자(||, &&, !)

논리 연산자는 '1보다 크고 10보다 작다'와 같이 둘 이상의 조건을 그리고(AND)와 또는(OR)으로 연결하여 하나의 식으로 표현할 수 있게 해준다.

종류	연산자	연산결과
논리 연산자	\|\|(OR)	어느 한쪽만 true여도 true를 반환
	&&(AND)	양쪽 모두 true여야만 true를 반환
	!(NOT)	피연산자가 true면 false로, false면 true를 반환

x는 1보다 크고 10보다 작다
```
1 < x && x <10
```
x는 2의 배수 또는 3의 배수지만 6의 배수는 아니다.
```
(x % 2 == 0 || x % 3 == 0) && x % 6 != 0
```

문자 x는 대문자 또는 소문자이다.

('a' <= x && x <='z') || ('A' <= x && x <='z')

문자 x는 대문자 또는 소문자가 아니다.

!(('a' <= x && x <='z') || ('A' <= x && x <='z'))

💻 효율적인 연산(short circuit evaluation)

||(OR)는 좌측 피연산자가 true이면 우측 피연산자를 평가하지 않는다.
- 어느 한쪽만 true여도 전체 연산결과가 true 이므로 true일 확률이 높은 피연산자를 왼쪽에 놓아 더 빠른 연산 결과를 얻을 수 있다.

x(피연산자)	y(피연산자)	\|\|(연산자)
true	true	true
true	false	true
false	true	true
false	false	false

&&(AND)는 좌측 피연산자가 false이면 우측 피연산자를 평가하지 않는다.
- 어느 한쪽만 false여도 전체 연산의 결과가 false이므로 좌측 연산자가 false 이면 우측 연산자의 값은 평가하지 않는다.

x(피연산자)	y(피연산자)	&& (연산자)
true	true	true
true	false	false
false	true	false
false	false	false

논리 연산자의 특징인 효율적인 연산은 같은 조건식이라도 피연산자의 위치에 따라서 연산속도가 달라질 수 있다는 것이다.

💻 비트 연산자(&, |, ^, ~, <<, >>)

비트 연산자는 피연산자를 비트단위로 논리 연산하는 연산자를 말한다.

종류	연산자	연산결과
비트 연산자	(OR)	피연산자 중 한 쪽의 값이 1이면 1을 결과를 얻는다. 그 외에는 0을 얻는다.
	&(AND)	피연산자 양 쪽이 모두 1이면 1을 결과를 얻는다. 그 외에는 0을 얻는다.
	^(XOR)	피연산자의 값이 서로 다를 때만 1을 결과를 얻는다. 같을 때는 0을 얻는다.

피연산자로 실수를 혀용하지 않고 정수만을 허용한다..

x(피연산자)	y(피연산자)	x\|y(연산자)	x&y (연산자)	x^y(연산자)
1	1	1	1	1
1	0	1	0	1
0	1	1	0	1
0	0	0	0	0

'|'(OR)는 주로 특정 비트의 값을 변경할 때 사용한다.

피연산자중 한쪽의 비트만 1이여도 값이 1로 변경되기 때문에, 변경할 값을 제외한 나머지 비트를 0으로 연산한다면 값을 유지한 채로 변경할 비트의 값을 변경할 수 있다.

'&'(AND)는 주로 특정 비트의 값을 뽑아낼 때 사용한다.

피연산자중 한쪽의 비트만 0이여도 값이 0으로 변경되기 때문에 뽑아낼 값을 제외한 비트의 값을 0으로 연산하여 제거한뒤, 뽑아낼 비트의 값은 1로 연산하여 기존 값을 유지 시켜 남은 값을 뽑아낼 수 있다.

'^'(XOR)은 주로 간단한 암호화에 사용된다.

피연산자의 비트가 다를 때만 1이되기 때문에, 같은 값을 두고 XOR 연산을 수행하면 원래의 값으로 돌아오는 특징이 있다.

💡 비트 전환 연산자(~)

비트 전환 연산자는 피연산자를 2진수로 표현했을 때, 0은 1로, 1은 0으로 바꾸는 연산자이다.

비트 전환 연산자에 의해 비트 전환이 되면 부호가 있는 피연산자는 부호가 반대로 변경된다.

피연산자의 1의 보수를 얻을 수 있어 1의 보수 연산자라고도 한다.
산술 변환후 연산되기 때문에 byte와 byte의 연산 결과는 int형이다.
정수의 음수를 구하려면 '~정수 + 1', 다시 음수로 양수를 구하려면 '~(음수 - 1)'를 계산하여 구할 수 있다.

💡 쉬프트 연산자(<<, >>)

쉬프트 연산자는 2진수로 표현한 피연산자를 이동(shift)시키는 연사자이다.

<<와 >>는 이동할 방향을 뜻하며 <<는 왼쪽, >>는 오른쪽으로 이동한다는 의미이다.
산술변환이 좌측에 있는 피연산자에 적용된다.

쉬프트 연산자 (<<)는 부호를 신경쓰지 않고 왼쪽으로 이동 시키며 빈칸을 0으로 채운다.

쉬프트 연산자 (>>)는 부호를 유지시킨다.

피연산자가 음수인 경우, 오른쪽으로 이동시키고 빈자리를 1로 채운다.

피연산자가 양수인 경우, 오른쪽으로 이동시키고 빈자리를 0으로 채운다.

쉬프트 연산자의 연산 결과

x << n : x * 2^n와 같다.
x >> n : x / 2^n와 같다.
n이 x의 자료형의 크기 이상 경우, n을 x의 자료형의 크기로 나눈 나머지 만큼 이동한다.
- x << n : x * 2^(n % x의 자료형의 크기)와 같다.
- x >> n : x / 2^(n % x의 자료형의 크기)와 같다

🤔 삼항 연산자

💻 조건 연산자( ? : )

조건 연산자는 첫번째 피연산자 (조건문)을 평가하여 평가 결과에 따라 다른 결과를 반환한다.

삼항 연산자로 삼항 연산자는 조건 연산자 하나뿐이다.
결과가 true이면 식1이 반환되고, 결과가 false인 경우에는 식2가 결과로 반환된다.
if를 사용하여 작성된 조건문 대신 조건 연산자를 사용하여 보다 간단히 작성할 수 있다.

🤔 대입 연산자(=, op=)

저장공간(변수)에 값이나 수식의 연산 결과를 저장하는 연산자이다.

오른쪽 피연산자의 값을 왼쪽 피연산자에 저장하고 저장된 값을 연산결과로 반환한다.
연산자들중 가장 낮은 우선순위를 가진다.
진행 방향은 오른쪽에서 왼쪽이다.

lvalue와 rvalue

lvalue(왼쪽 피연산자, left value) : 값을 변경할 수 있어야 한다. 값을 저장할 수 없는 리터럴이나 상수는 될 수 없다.
rvalue(오른쪽 피연산자, right value) : 변수, 상수, 식 등이 모두 될 수 있다.

💡 복합 대입 연산자(op)

대입 연산자 '='와 다른 연산자(op)와 결합하여 시용된다.

PiggPotato

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[JAVA] 연산자(operator)

자바

🤔연산자?

🤔연산자의 종류

💡 연산자의 우선순위와 결합규칙

🤔 같은 우선순위의 연산자들이 여러개 있는 경우에는 어떤 순서로 연산을 수행할까?

🤔 단항 연산자

💻 증감 연산자(++, --)

💻 부호 연산자(+, -)

🤔산술 연산자

💻 사칙 연산자(+, -, *, /)

💡 범위보다 큰 값의 연산

💡 문자의 사칙연산

에러가 발생하는 경우

💡 나눗셈 연산자 성질 이용하기

💡 Math.round를 사용하여 반올림 하기

💻 나머지 연산자

💡 피연산자로 음수를 허용한다.

🤔 비교 연산자

💻 대소비교 연산자(>, <, >=, <=)

💻 등가비교 연산자(==, !=)

float과 double 타입의 비교

💡 문자열의 비교

문자열(String)은 클래스로, 객체를 생성할 때 new를 사용해야 하지만 특변히 간단히 표현하여 사용하는 방법이 있다.

비교 연산자(==)로 비교

🤔 논리연산자

💻 논리 연산자(||, &&, !)

💻 효율적인 연산(short circuit evaluation)

💻 비트 연산자(&, |, ^, ~, <<, >>)

💡 비트 전환 연산자(~)

💡 쉬프트 연산자(<<, >>)

🤔 삼항 연산자

💻 조건 연산자( ? : )

🤔 대입 연산자(=, op=)

lvalue와 rvalue

💡 복합 대입 연산자(op)

[JAVA] 형변환(casting)

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