[이것이자바다] Chapter 03. 연산자

kims·2023년 11월 17일

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3.1 부호/증감 연산자

3.1.1 부호 연산자

부호 연산자는 변수의 부호를 유지하거나 변경한다.
+ 연산자는 잘 사용되지 않고, - 연산자만 부호를 변경할 때 사용한다.

public class OperatorEx {
    public static void main(String[] args) {
        byte maxValue = Byte.MAX_VALUE;
        byte minxValue = Byte.MIN_VALUE;

        System.out.println("max : " + maxValue + ", min : " + minxValue);   // max : 127, min : -128

        // byte minusMaxValue = -maxValue;   // 컴파일 에러 발생 : possible lossy conversion from int to byte
        int minusMaxValue = -maxValue;
        System.out.println(minusMaxValue);   // -127
    }
}

정수 타입(byte, short, int) 연산의 결과는 int 타입으로 반환된다.

3.1.2 증감 연산자

++, -- 연산자는 변수의 값을 1 증가시키거나 1 감소시키는 연산자이다.

public class OperatorEx {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 1;
        int y = 1;

        int result1 = ++x + 10;
        System.out.println(result1); // 12
        System.out.println(x); // 2

        int result2 = y++ + 10;
        System.out.println(result2); // 11
        System.out.println(y); // 2
    }
}

증감연산자가 변수 앞에 있으면 우선 변수 1 증가 또는 1 감소 시킨 후 나머지 연산을 수행한다.
증감연산자가 변수 뒤에 있으면 우선 연산 후 변수 1 증가 또는 1 감소시킨다.

3.2 산술 연산자

연산식	설명
+	덧셈
-	뺄셈
*	곱셈
/	나눗셈
%	나눗셈의 나머지 산출

public class OperatorEx {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 2;
        int y = 10;

        int plus = x + y;
        int subtraction = y - x;
        int multiplication = x * y;
        int division = y / x;
        int remainder = y % x;

        System.out.println(plus);               // 12
        System.out.println(subtraction);        // 8
        System.out.println(multiplication);     // 20
        System.out.println(division);           // 5 
        System.out.println(remainder);          // 0
    }
}

피연산자가 정수 타입이면 결과는 int 타입으로 반환된다.
단, 피연산자 중 하나가 long 타입이면 연산의 결과는 long 타입으로 반환된다.
피연산자 중 하나가 실수이면 연산의 결과는 실수으로 반환된다.

3.4 정확한 계산은 정수 연산으로

실수 타입을 사용해 산술 연산을 하면 결과 값이 정확하지 않다.
실수 연산이 필요한 경우 BigDecimal 클래스를 사용하면, 산술 연산 시 정확한 결과 값을 얻을 수 있다.

import java.math.BigDecimal;

public class OperatorEx {
    public static void main(String[] args) {
        double x = 0.722;
        double y = 5.234;

        // 예상 값 : 5.956
        System.out.println(x + y); // 5.9559999999999995

        BigDecimal bigDecimalX = new BigDecimal("0.722");
        BigDecimal bigDecimalY = new BigDecimal("5.234");
        System.out.println(bigDecimalX);                        // 0.722
        System.out.println(bigDecimalY);                        // 5.234
        System.out.println(bigDecimalX.add(bigDecimalY));       // 5.956
    }
}

💡 BigDecimal

float 타입은 유효자릿수가 7자리로, 소수점 이하 7자리까지만 정확한 값이며 그 이후의 값은 오차가 발생한다.

double 타입은 유효자릿수가 16자리로, 소수점 이하 16자리까지만 정확한 값이며 그 이후의 값은 오차가 발생한다.

가장 넓은 범위의 부동소수점을 표현할 수 있는 BigDecimal 클래스를 사용하면 연산의 정밀도를 높일 수 있다.
단, 사칙연산 시 add( ), subtract( ), multiply( ), divide( ) 메서드를 사용하여야 한다.

3.5 나눗셈 연산 후 NaN과 Infinity 처리

NaN(Not a Number) : 숫자가 아닌 값
Infinity : 무한대
나눗셈 또는 나머지 연산에서 좌측 피연산자가 정수이고 우측 피연산자가 0일 경우 예외가 발생한다.
좌측 피연산자가 실수이거나 우측 피연산자가 0.0 또는 0.0f이면 예외가 발생하지 않고 Infinity 또는 NaN 값이 출력된다.
Double.isInfinite( )와 Double.isNaN( )을 사용해 true값이 반환되면 변수값이 Infinity 또는 NaN이다.

public class OperatorEx {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 5;
        int y = 0;
//        System.out.println(x / y);  // Exception in thread "main" java.lang.ArithmeticException: / by zero

        float z = 2.5f;
        System.out.println(z / y);                          // Infinity

        double zero = 0.0;
        double result = x / zero;
        System.out.println(result);                         // Infinity
        System.out.println(Double.isInfinite(result));      // true

        double result2 = x % zero;
        System.out.println(result2);                        // NaN
        System.out.println(Double.isNaN(result2));          // true
    }
}

3.6 비교 연산자

연산자	설명
==	두 값이 같은지 비교
!=	두 값이 다른지 비교
>, <	값이 큰지 또는 작은지 비교
>=, <=	값이 크거나 같은지 또는 작거나 같은지 비교

피연산자의 타입이 다를 경우 연산 전에 타입을 일치시킨다.
단, 피연산자 중 하나가 float나 double인 경우 두 타입은 부동 소수점 방식으로 인해 값의 정밀도 차이가 발생해 비교 연산 시 실수 타입으로 강제 변환해야 한다.
문자열의 경우 동등 비교 연산 시 ==와 != 대신 equals( ) 또는 !equals( )를 사용한다.

3.7 논리 연산자

구분	설명
＆＆ 또는 ＆ (논리곱)	피연산자 모두가 true → true
││ 또는 │ (논리합)	피연산자 중 하나만 true → true
＾ (배타적 논리합)	피연자 중 하나가 true 이고 나머지가 false → true
！ (논리 부정)	피연산자의 논리값을 바꿈 true ↔ false

&& 연산자는 앞의 피연산자가 false라면 뒤의 피연산자를 평가하지 않고 바로 결과 값을 산출한다.
반면, & 연산자는 피연산자 모두 평가 후 값을 산출하기에 && 연산자가 더 효율적으로 동작한다.
|| 연산자도 앞의 피연산자가 true라면 바로 결과 값을 산출한다.
반면, | 연산자도 피연산자 모두 평가 후 값을 산출하기에 || 연산자가 더효율적으로 동작한다.

public class OperatorEx {
    public static void main(String[] args) {
        boolean a = true;
        boolean b = false;

        System.out.println(a && b);   // false
        System.out.println(a || b);   // true
        System.out.println(a ^ b);    // true
        System.out.println(!a);       // false
        System.out.println(!b);       // true
    }
}

3.8 비트 논리 연산자

bit 단위로 논리 연산을 수행한다.
2진수 0과 1로 저장되는 정수 타입만 피연산자가 될 수 있고, 부동 소수점 방식으로 저장되는 실수 타입은 피연산자가 될 수 없다.
byte, short, char 타입 피연산자를 int 타입으로 자동 변환한 후 연산을 수행한다.
따라서, 결과도 int 타입 변수에 대입해야 한다.

구분	설명
＆ (논리곱)	두 비트가 모두 1일 경우 → 1
│ (논리합)	두 비트 중 하나만 1이면 → 1
＾ (배타적 논리합)	두 비트 중 하나는 1이고, 다른 하나가 0인 경우 → 1
∼ (논리 부정)	보수

public class OperatorEx {
    public static void main(String[] args) {
        byte x = 12;
        byte y = 27;

        System.out.println("2진수 : " + Integer.toBinaryString(x));                   // 2진수 : 1100
        System.out.println("2진수 : " + Integer.toBinaryString(y));                   // 2진수 : 11011

        int BitwiseAnd = x & y;
        System.out.println("10진수 : "  + BitwiseAnd);                                // 10진수 : 8
        System.out.println("2진수 : " + Integer.toBinaryString(BitwiseAnd));          // 2진수 : 1000

        int BitwiseOr = x | y;
        System.out.println("10진수 : " + BitwiseOr);                                  // 10진수 : 31
        System.out.println("2진수 : " + Integer.toBinaryString(BitwiseOr));           // 2진수 : 11111

        int BitwiseXor = x ^ y;
        System.out.println("10진수 : "  + BitwiseXor);                                // 10진수 : 23
        System.out.println("2진수 : " + Integer.toBinaryString(BitwiseXor));          // 2진수 : 10111

        int BitwiseComplement = ~ x;
        System.out.println("10진수 : "  + BitwiseComplement);                          // 10진수 : -13
        System.out.println("2진수 : " + Integer.toBinaryString(BitwiseComplement));    // 2진수 : 11111111111111111111111111110011
    }
}

비트논리연산자

3.9 비트 이동 연산자

비트를 좌측 또는 우측으로 밀어서 이동시키는 연산을 수행한다.

구분	설명
ａ〈〈ｂ (left shift 연산)	a의 각 비트를 b만큼 왼쪽으로 이동 a × 2ⁿ와 동일한 결과가 된다. 오른쪽 빈자리는 0으로 채운다.
ａ〉〉ｂ (right shift 연산)	a의 각 비트를 b만큼 오른쪽으로 이동 a / 2ⁿ와 동일한 결과가 된다. 왼쪽 빈자리는 최상위 부호 비트와 같은 값으로 채운다.
ａ〉〉〉ｂ	a의 각 비트를 b만큼 오른쪽으로 이동 왼쪽 빈자리는 0으로 채운다.

3.10 대입 연산자

우측 피연산자의 값을 좌측 피연산자인 변수에 대입하거나, 정해진 연산을 수행한 후 결과를 대입할 수 있다.

public class OperatorEx {
    public static void main(String[] args) {
        int x = 2;
        int y  = x;

        System.out.println(y);                          // 2
        System.out.println( (x += 1) + ", x  : " + x);  // 3, x  : 3
        System.out.println( (x -= 1) + ", x  : " + x);  // 2, x  : 2
        System.out.println( (x *= 2) + ", x  : " + x);  // 4, x  : 4
    }
}