Java 공부 2일차(연산자란?)

기무성 보고 있나?
대전 본가 가면서도 똥 노트북을 들고가서 코딩 공부하는
"이 몸이"
보이느냔 말이야!

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오늘의 공부

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산술 연산자

연산자 시작

+ , - , * , / 와 같이 계산을 수행하는 기호를 연산자라 한다. 자바에는 다음과 같은 다양한 연산자가 있다. 참고로 더 많은 연산자가 있지만, 여기서는 실무에서 주로 다루는 연산자 위주로 설명하겠다.

연산자 종류

• 산술 연산자: + , - , * , / , % (나머지 연산자)
• 증감(증가 및 감소) 연산자: ++ , --
• 비교 연산자: == , != , > , < , >= , <=
• 논리 연산자: && (AND), || (OR), ! (NOT)
• 대입 연산자: = , += , -= , *= , /= , %=
• 삼항 연산자: ? :

연산자와 피연산자

3 + 4
a + b

• 연산자(operator): 연산 기호 - 예) + , -
• 피연산자(operand): 연산 대상 - 예) 3 , 4 , a , b

산술 연산자

산술 연산자는 주로 숫자를 계산하는 데 사용된다. 우리가 이미 잘 알고 있는 수학 연산을 수행한다.

• + (더하기)
• - (빼기)
• * (곱하기)
• / (나누기)
• % (나머지)

다음 코드를 작성해보자.

Operator1

package operator;
public class Operator1 {
 public static void main(String[] args) {
 // 변수 초기화
 int a = 5;
 int b = 2;
 // 덧셈
 int sum = a + b;
 System.out.println("a + b = " + sum); // 출력: a + b = 7
 // 뺄셈
 int diff = a - b;
 System.out.println("a - b = " + diff); // 출력: a - b = 3
 // 곱셈
 int multi = a * b;
 System.out.println("a * b = " + multi); // 출력: a * b = 10
 // 나눗셈
 int div = a / b;
 System.out.println("a / b = " + div); // 출력: a / b = 2
 // 나머지
 int mod = a % b;
 System.out.println("a % b = " + mod); // 출력: a % b = 1
 }
 }

int sum = a + b 계산 과정

int sum = a + b //1. 변수 값 읽기
int sum = 5 + 2 //2. 변수 값 계산
int sum = 7 //3. 계산 결과를 sum에 대입
sum = 7 //최종 결과 

실행 결과

a + b = 7
a - b = 3
a * b = 10
a / b = 2
a % b = 1

• 5 / 2 의 결과는 2.5 가 되어야 하지만 결과는 소수점이 제거된 2 가 나왔다.
  • 자바에서 같은 int 형끼리 계산하면 계산 결과도 같은 int 형을 사용한다. int 형은 정수이기 때문에 소수점 이하를 포함할 수 없다.
  • 이 부분에 대한 자세한 내용과 해결 방안은 뒤의 형변환에서 다룬다.
• 나머지 연산자( % )
  • 이름 그대로 나머지를 구하는 연산자이다. 5 / 2 는 몫이 2 나머지가 1이다. 따라서 나머지 연산자 5 % 2 의 결과는 1 이 된다.
  • 나머지 연산자는 실무와 알고리즘 모두 종종 사용되므로 잘 기억해두자

주의! 0으로 나누기
10 / 0 과 같이 숫자는 0으로 나눌 수 없다. (수학에서 허용하지 않음)
방금 예제에서 변수 b = 0 을 대입하면 5 / 0 이 된다. 이 경우 프로그램에 오류가 발생한다.

실행하면 다음과 같은 예외를 확인할 수 있다.

Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

예외가 발생하면 해당 시점 이후의 결과가 출력되지 않고 프로그램이 종료된다. 예외에 대한 자세한 부분은 예외 처리에서 다룬다.

문자열 더하기

자바는 특별하게 문자열에도 + 연산자를 사용할 수 있다. 문자열에 + 연산자를 사용하면 두 문자를 연결할 수 있다.

다음 코드를 작성해보자.

package operator;
public class Operator2 {
 public static void main(String[] args) {
 //문자열과 문자열 더하기1
 String result1 = "hello " + "world";
 System.out.println(result1);
 //문자열과 문자열 더하기2
 String s1 = "string1";
 String s2 = "string2";
 String result2 = s1 + s2;
 System.out.println(result2);
 //문자열과 숫자 더하기1
 String result3 = "a + b = " + 10;
 System.out.println(result3);
 //문자열과 숫자 더하기2
 int num = 20;
 String str = "a + b = ";
 String result4 = str + num;
 System.out.println(result4);
 }
}

실행 결과

hello world
string1string2
a + b = 10
a + b = 20

문자열과 문자열 더하기1
String result1 = "hello " + "world"

• "hello " 문자열과 "world" 문자열을 더해서 "hello world" 문자열을 만든다.
• 결과를 result1 에 저장한다.

문자열과 문자열 더하기2
String result2 = s1 + s2

• s1 과 s2 변수에 있는 문자열을 읽는다.
• "string1" + "string2" 연산을 수행해서 " string1string2 " 문자열을 만든다.
• 결과를 result2 에 저장한다.

문자열과 숫자 더하기1
다음 식은 문자열과 숫자를 더한다. 자바에서 문자와 숫자를 더하면 숫자를 문자열로 변경한 다음에 서로 더한다.
"a + b = " + 10

• 문자: "a + b = "
• 숫자: 10

계산 과정

"a + b = "(String) + 10(int) //문자열과 숫자 더하기
"a + b = "(String) + "10"(int -> String) //숫자를 문자열로 변경
"a + b = " + "10" //문자열과 문자열 더하기
"a + b = 10" //결과 

문자열과 숫자 더하기2
변수에 담겨 있어도 문자와 숫자를 더하면 문자가 된다. 계산 과정을 확인해보자.

계산 과정

str(String) + num(int)
"a + b = "(String) + num(int) //str 변수에서 값 조회
"a + b = "(String) + 20(int) //num 변수에서 값 조회
"a + b = "(String) + "20"(int -> String) //숫자를 문자열로 변경
"a + b = " + "20" //문자열과 문자열 더하기
"a + b = 20" //결과 

자바는 문자열인 String 타입에 다른 타입을 더하는 경우 대상 타입을 문자열로 변경한다.
쉽게 이야기해서 문자열에 더하는 것은 다 문자열이 된다.

연산자 우선순위

수학에서 1 + 2 * 3 의 연산 결과는 무엇일까? 덧셈보다 곱셈이 우선순위가 더 높다. 따라서 다음과 같이 계산한다.

1 + (2 * 3) //곱셈(*)이 연산자 우선순위가 높다. 따라서 먼저 계산한다.
1 + 6
7 //결과

자바도 마찬가지이다. 코드로 연산자 우선순위를 확인해보자.

package operator;
public class Operator3 {
 public static void main(String[] args) {
 int sum1 = 1 + 2 * 3; //1 + (2 * 3)과 같다.
 int sum2 = (1 + 2) * 3;
 System.out.println("sum1 = " + sum1); //sum1 = 7
 System.out.println("sum2 = " + sum2); //sum2 = 9
 }
}

실행 결과

sum1 = 7
sum2 = 9

• 출력 결과를 보면 sum1 = 7 이 나왔다. 연산자 우선순위에 의해 곱셈이 먼저 계산된 것이다.
• 연산자 우선순위를 변경하려면 수학과 마찬가지로 괄호 () 를 사용하면 된다. () 를 사용한 곳이 먼저 계산된다.
• sum2 는 괄호를 사용해서 덧셈이 먼저 처리되도록 했다.

sum2 계산 순서

(1 + 2) * 3
3 * 3
9

이번에는 조금 더 복잡한 예제를 만들어보자.

package operator;
public class Operator4 {
 public static void main(String[] args) {
 int sum3 = 2 * 2 + 3 * 3; //(2 * 2) + (3 * 3)
 int sum4 = (2 * 2) + (3 * 3); //sum3과 같다.
 System.out.println("sum3 = " + sum3); //sum3 = 13 System.out.println("sum4 = " + sum4); //sum4 = 13
 }
}

실행 결과

sum3 = 13
sum4 = 13

sum3, sum4 에 저장하는 두 연산은 같은 연산이다. 그런데 괄호가 없는 2 * 2 + 3 * 3 연산은 평소 수학을 잘 하는 분들은 금방 풀겠지만 보통은 이 연산을 보고 잠깐 연산자 우선순위를 생각을 해야한다.

2 * 2 + 3 * 3
(2 * 2) + (3 * 3) //곱셈이 우선순위가 높다
4 + 9
13

이렇게 복잡한 경우 sum4 의 (2 * 2) + (3 * 3) 와 같이 괄호를 명시적으로 사용하는 것이 더 명확하고 이해하기쉽다.
코드를 몇자 줄여서 모호하거나 복잡해 지는 것 보다는 코드가 더 많더라도 명확하고 단순한 것이 더 유지보수 하기 좋다.
연산자 우선순위가 애매하거나 조금이라도 복잡하다면 언제나 괄호를 고려하자!

연산자 우선순위 암기법
자바는 다음과 같은 연산자 우선순위가 있다. 높은 것에서 낮은 순으로 적었다. 처음에 나오는 괄호 () 가 우선순위가 가
장 높고, 마지막의 대입 연산자( = )가 우선순위가 가장 낮다.
1. 괄호 ()
2. 단항 연산자 (예: ++ , -- , ! , ~ , new , (type) )
3. 산술 연산자 ( , / , % 우선, 그 다음에 + , - )
4. Shift 연산자 ( << , >> , >>> )
5. 비교 연산자 ( < , <= , > , >= , instanceof )
6. 등식 연산자 ( == , != )
7. 비트 연산자 ( & , ^ , | )
8. 논리 연산자 ( && , || )
9. 삼항 연산자 ( ? : )
10. 대입 연산자 ( = , += , -= , = , /= , %= 등등)

그러면 이 많은 우선순위를 어떻게 외워야 할까? 사실 대부분의 실무 개발자들은 연산자 우선순위를 외우지 않는다.
연산자 우선순위는 딱 2가지만 기억하면 된다.

1. 상식선에서 우선순위를 사용하자
우선순위는 상식선에서 생각하면 대부분 문제가 없다.
다음 예를 보자
int sum = 1 + 2 * 3
당연히 + 보다 *이 우선순위가 높다.
다음으로 산술 연산자( + )와 대입연산자( = )를 비교하는 예를 보자.
int sum = 1 + 2

int sum = 1 + 2
int sum = 3 //산술 연산자가 먼저 처리된다.
sum = 3 //대입 연산자가 마지막에 처리된다. 

• 1 + 2 를 먼저 처리한 다음에 그 결과 값을 변수 sum 에 넣어야 한다. 대입 연산자인 = 이 먼저 수행된다고 생각하기가 사실 더 어렵다.

2. 애매하면 괄호()를 사용하자
코드를 딱 보았을 때 연산자 우선순위를 고민해야 할 것 같으면, 그러니까 뭔가 복잡해보이면 나 뿐만 아니라 모든 사람이 그렇게 느낀다. 이때는 다음과 같이 괄호를 사용해서 우선순위를 명시적으로 지정하면 된다.
((2 * 2) + (3 * 3)) / (3 + 2)

정리

• 연산자 우선순위는 상식선에서 생각하고, 애매하면 괄호를 사용하자
• 누구나 코드를 보고 쉽고 명확하게 이해할 수 있어야 한다. 개발자들이 연산자 우선순위를 외우고 개발하는 것이 아니다! 복잡하면 명확하게 괄호를 넣어라!
• 개발에서 가장 중요한 것은 단순함과 명확함이다! 애매하거나 복잡하면 안된다.

증감 연산자

증가 및 감소 연산자를 줄여서 증감 연산자라 한다.
증감 연산자는 ++ 와 -- 로 표현되며, 이들은 변수의 값을 1만큼 증가시키거나 감소시킨다.
프로그래밍에서는 값을 1씩 증가하거나 1씩 감소할 때가 아주 많기 때문에 이런 편의 기능을 제공한다.

OperatorAdd1

package operator;
public class OperatorAdd1 {
 public static void main(String[] args) {
 int a = 0;
 a = a + 1;
 System.out.println("a = " + a); //1
 a = a + 1;
 System.out.println("a = " + a); //2
 //증감 연산자
 ++a; //a = a + 1
 System.out.println("a = " + a); //3
 ++a; //a = a + 1
 System.out.println("a = " + a); //4
 }
}

실행 결과

a = 1
a = 2
a = 3
a = 4

변수 a 의 값을 하나 증가하려면 a = a + 1 연산을 수행해야 한다. 자기 자신에 1 을 더하고 그 결과를 자신에게 다시 저장해야 한다.

코드는 다음과 같이 수행된다

//a = 0
a = a + 1
a = 0 + 1 //변수 a의 값 확인(0)
a = 1

//a = 1
a = a + 1
a = 1 + 1 //변수 a의 값 확인(1)
a = 2

a = a + 1 을 ++a 로 간단히 표현할 수 있는 것이 바로 증감 연산자이다.
정리하면 해당 변수에 들어있는 숫자 값을 하나 증가하는 것이다.
++ (증가), -- (감소)
값을 하나 감소할 때는 --a 와 같이 표현하면 된다. 이것은 a = a - 1 이 된다.

전위, 후위 증감연산자

증감 연산자는 피연산자 앞에 두거나 뒤에 둘 수 있으며, 연산자의 위치에 따라 연산이 수행되는 시점이 달라진다.

• ++a : 증감 연산자를 피연산자 앞에 둘 수 있다. 이것을 앞에 있다고 해서 전위(Prefix) 증감 연산자라 한다.
• a++ : 증감 연산자를 피연산자 뒤에 둘 수 있다. 이것을 뒤에 있다고 해서 후위(Postfix) 증감 연산자라 한다.

코드로 확인해보자.

OperatorAdd2

package operator;
public class OperatorAdd2 {
 public static void main(String[] args) {
 // 전위 증감 연산자 사용 예
 int a = 1;
 int b = 0;
 b = ++a; // a의 값을 먼저 증가시키고, 그 결과를 b에 대입
 System.out.println("a = " + a + ", b = " + b); // 결과: a = 2, b = 2
 // 후위 증감 연산자 사용 예
 a = 1; // a 값을 다시 1로 지정
 b = 0; // b 값을 다시 0으로 지정
 b = a++; // a의 현재 값을 b에 먼저 대입하고, 그 후 a 값을 증가시킴
 System.out.println("a = " + a + ", b = " + b); // 결과: a = 2, b = 1
 }
}

실행 결과

a = 2, b = 2
a = 2, b = 1

증감 연산자가 변수 앞에 오는 경우를 전위 증감 연산자라고 하며, 이 경우에는 증감 연산이 먼저 수행된 후 나머지 연산이 수행된다.
예) ++a 전위 증감 연산자

a = 1, b = 0
b = ++a //전위 증감 연산자
a = a + 1 //a의 증감 연산이 먼저 진행, a = 2
b = a //이후에 a를 대입 b = 2
결과: a = 2, b = 2

증감 연산자가 변수 뒤에 오는 경우를 후위 증감 연산자라고 하며, 이 경우에는 다른 연산이 먼저 수행된 후 증감 연산이 수행된다.
예) a++ 후위 증감 연산자

a = 1, b = 0
b = a++ //후위 증감 연산자
b = a; //a의 값을 먼저 b에 대입 b = 1
a = a + 1; //이후에 a의 값을 증가 a = 2
결과: a = 2, b = 1

참고로 다음과 같이 증감 연산자를 단독으로 사용하는 경우에는 다른 연산이 없기 때문에, 본인의 값만 증가한다. 따라서 전위이든 후위이든 둘다 결과가 같다.

++a;
a++;

비교 연산자

비교 연산자는 두 값을 비교하는 데 사용한다. 비교 연산자는 주로 뒤에서 설명하는 조건문과 함께 사용한다.

비교 연산자

• == : 동등성 (equal to)
• != : 불일치 (not equal to)> : 크다 (greater than)
• < : 작다 (less than)
• >= : 크거나 같다 (greater than or equal to)
• <= : 작거나 같다 (less than or equal to)

비교 연산자를 사용하면 참( true ) 또는 거짓( false )이라는 결과가 나온다. 참 거짓은 boolean 형을 사용한다.

여기서 주의할 점은 = 와 == ( = x2)이 다르다는 점이다.

• = : 대입 연산자, 변수에 값을 대입한다.
• == : 동등한지 확인하는 비교 연산자

불일치 연산자는 != 를 사용한다. ! 는 반대라는 뜻이다

비교 연산자를 예제 코드로 확인해보자.

Comp1

package operator;
public class Comp1 {
 public static void main(String[] args) {
 int a = 2;
 int b = 3;
 System.out.println(a == b); // false, a와 b는 같지 않다
 System.out.println(a != b); // true, a와 b는 다르다
 System.out.println(a > b); // false, a는 b보다 크지 않다
 System.out.println(a < b); // true, a는 b보다 작다
 System.out.println(a >= b); // false, a는 b보다 크거나 같지 않다
 System.out.println(a <= b); // true, a는 b보다 작거나 같다
 //결과를 boolean 변수에 담기
 boolean result = a == b; //a == b: false
 System.out.println(result); //false
 }
}

문자열 비교

문자열이 같은지 비교할 때는 == 이 아니라 .equals() 메서드를 사용해야 한다.
== 를 사용하면 성공할 때도 있지만 실패할 때도 있다. 지금은 이 부분을 이해하기 어려우므로 지금은 단순히 문자열의비교는 .equals() 메서드를 사용해야 한다 정도로 알고 있자, 자세한 내용은 별도로 다룬다.

Comp2 - 문자열 비교 예시

package operator;
public class Comp2 {
 public static void main(String[] args) {
 String str1 = "문자열1";
 String str2 = "문자열2";
 
 boolean result1 = "hello".equals("hello"); //리터럴 비교
 boolean result2 = str1.equals("문자열1");//문자열 변수, 리터럴 비교
 boolean result3 = str1.equals(str2);//문자열 변수 비교
 
 System.out.println("result1 = " + result1);
 System.out.println("result2 = " + result2);
 System.out.println("result3 = " + result3);
 }
}

실행 결과

result1 = true
result2 = true
result3 = false

논리 연산자

논리 연산자는 boolean 형인 true , false 를 비교하는데 사용한다.

논리 연산자

• && (그리고) : 두 피연산자가 모두 참이면 참을 반환, 둘중 하나라도 거짓이면 거짓을 반환
• || (또는) : 두 피연산자 중 하나라도 참이면 참을 반환, 둘다 거짓이면 거짓을 반환
• ! (부정) : 피연산자의 논리적 부정을 반환. 즉, 참이면 거짓을, 거짓이면 참을 반환

코드로 간단히 확인해보자

Logical1

package operator;
public class Logical1 {
 public static void main(String[] args) {
 System.out.println("&&: AND 연산");
 System.out.println(true && true); //true
 System.out.println(true && false);//false
 System.out.println(false && false);//false
 System.out.println("||: OR 연산");
 System.out.println(true || true); //true
 System.out.println(true || false);//true
 System.out.println(false || false);//false
 System.out.println("! 연산");
 System.out.println(!true); //false
 System.out.println(!false); //true
 System.out.println("변수 활용");
 boolean a = true;
 boolean b = false;
 System.out.println(a && b); // false
 System.out.println(a || b); // true
 System.out.println(!a); // false
 System.out.println(!b); // true
 }
}

• && : 두 피연산자가 모두 참이어야 true 를 반환한다. 둘중 하나라도 거짓이면 false 를 반환한다.

• || : 두 피연산자 중 하나라도 참이면 true 를 반환한다. 둘다 모두 거짓이면 false 를 반환한다.

• ! : 피연산자의 논리적 부정을 반환한다. 참이면 거짓을, 거짓이면 참을 반환한다.

• a && b 는 false 를 반환한다. 왜냐하면 둘 중 하나인 b 가 거짓이기 때문이다.

• a || b 는 true 를 반환한다. 왜냐하면 둘 중 하나인 a 가 참이기 때문이다.

• !a 와 !b 는 각각의 논리적 부정을 반환한다

논리 연산자 활용
논리 연산자를 활용하는 다음 코드를 만들어보자.
변수 a 가 10 보다 크고 20 보다 작은지 논리 연산자를 사용해서 확인해보자.

Logical2

package operator;
public class Logical2 {
 public static void main(String[] args) {
 int a = 15;
 //a는 10보다 크고 20보다 작다
 boolean result = a > 10 && a < 20; //(a > 10) && (a < 20)
 System.out.println("result = " + result);
 }
}

실행 결과

result = true

참고로 다음과 같이 변수의 위치를 변경해도 결과는 같다.
범위를 나타내는 경우 이렇게 작성하면 코드를 조금 더 읽기 좋다.

boolean result = 10 < a && a < 20;

대입 연산자

대입 연산자
대입 연산자(=)는 값을 변수에 할당하는 연산자다. 이 연산자를 사용하면 변수에 값을 할당할 수 있다.
예를 들어, int a = 1 는 a라는 변수에 1 이라는 값을 할당한다.

축약(복합) 대입 연산자
산술 연산자와 대입 연산자를 한번에 축약해서 사용할 수 있는데, 이것을 축약(복합) 대입 연산자라 한다.
연산자 종류: += , -= , *= , /= , %=

이 연산자는 연산과 대입을 한번에 축약해서 처리한다. 다음 왼쪽과 오른쪽의 결과는 같다.
i = i + 3 -> i += 3
i = i * 4 -> i *= 4

예제 코드를 통해 확인해보자
Assign1

package operator;
public class Assign1 {
 public static void main(String[] args) {
 int a = 5; // 5
 a += 3; // 8 (5 + 3): a = a + 3
 a -= 2; // 6 (8 - 2): a = a - 2
 a *= 4; // 24 (6 * 4): a = a * 4
 a /= 3; // 8 (24 / 3): a = a / 3
 a %= 5; // 3 (8 % 5) : a = a % 5
 System.out.println(a);
 }
}

실행 결과

3

정리

자주 사용하는 연산자

• 산술 연산자: + , - , * , / , % (나머지)
• 증가 및 감소 연산자: ++ , --
• 비교 연산자: == , != , > , < , >= , <=
• 논리 연산자: && (AND), || (OR), ! (NOT)
• 대입 연산자: = , += , -= , *= , /= , %=

다음 연산자들도 자주 사용하는데, 뒷 부분에서 학습한다

• 삼항 연산자: ? :
• instanceof 연산자: 객체 타입을 확인한다.
• 그외: new , [] (배열 인덱스), . (객체 멤버 접근), () (메소드 호출)

비트 연산자는 실무에서 거의 사용할 일이 없다. 필요할 때 찾아보자.

• 비트 연산자: & , | , ^ , ~ , << , >> , >>>