Study 3. 연산자 🙂

Today's Study

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1. 산술 연산자
2. 비트 연산자
3. 관계 연산자
4. 논리 연산자
5. instanceof
6. assignment(=) operator
7. 화살표(->) 연산자
8. 3항 연산자
9. 연산자 우선 순위
10. (optional) Java 13. switch 연산자

1. 산술 연산자

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덧셈(+), 뺄셈(-), 곱셈(x), 나눗셈(/), 나머지(%)가 있다.

특징

1. 피연산자들의 타입이 동일하지 않을 때, 자동 타입 변환이 된다.

   • (byte, char, short) + int -> int + int = int
   • int + long -> long + long = long
   • int + double/float -> double/float + double/float
     = double/float ( double/float을 크기가 큰 실수 타입으로 변환)

2. 연산의 산출값이 산출 타입으로 표현이 가능해야 한다.

   • 산출값이 데이터 타입의 범위를 벗어나게 되면 오버플로우 및 쓰레기 값 이 발생한다.
     => 오버플로우 탐지 메소드 필수

   // 최대값 초과
   if(n > Integer.MAX_VALUE){
   	throw new ArithmeticException("오버플로우 발생");
   }
   
   // 최소값 미만
   if(n > Integer.MIN_VALUE){
   	throw new ArithmeticException("오버플로우 발생");
   }

3. 실수는 근사치로 계산되기 때문에 정확한 계산을 위해서는 정수를 사용한다.

4. 0으로 나눴을 때의 Infinite, NaN 문제

   • /와 %을 사용할때 우측 피연산자는 0 사용 불가
     => ArthmenticException 예외 발생

   • 우측 피연산자가 0.0 이나 0.0f 인 경우
     / -> Infinity (무한대)
     % -> NaN(Not a Number)

   • 따라서 / 은 Double.isInfinite()를 사용해 Infinity를 확인하고 %는 Double.isNaN()를 사용해 NaN을 확인해준다.

   • 실수를 입력으로 받을 경우는 NaN 검사 필수!
     ( NaN은 != 을 제외한 모든 비교연산자의 결과가 false이므로 ==이 아닌 Double.isNaN()을 사용해주어야 한다. )

2. 비트 연산자

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비트 연산자는 피연산자를 비트단위로 논리연산하는 것으로 정수만 허용한다.

비트 이동 연산자

1. x << y (left SHIFT)
   : 정수 x의 각 비트를 y만큼 왼쪽으로 이동시킨 후 빈자리는 0으로 채운다.
2. x >> y (right SHIFT)
   : 정수 x의 각 비트를 y만큼 오른쪽으로 이동시킨 수 빈자리는 x의 최상위 비트와 같은 값으로 채운다.
3. x >>> y (unsigned right SHIFT)
   : 정수 x의 각 비트를 y만큼 오른쪽으로 이동키기고 빈자리는 0으로 채운다.

int a = 1;			// a = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001
int b = a << 1;		// b = 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0010
int c = ~a;			// c = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1110
int d = c >> 1;		// d = 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 
int e = c >>> 1;	// e = 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111

비트 논리 연산자

1. & (AND) : 두 비트 모두 1일 경우에만 1
2. | (OR) : 두 비트 중 하나만 1일 경우에만 1
3. ^ (XOR) : 두 비트가 다를 경우에만 1
4. ~ (NOT) : 비트 반전

X	Y	X | Y	X & Y	X ^ Y	~X
1	1	1	1	0	0
1	0	1	0	1	0
0	1	1	0	1	1
0	0	0	0	0	1

3. 관계 연산자

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두 피연산자를 비교하는데 사용되는 연산자로 대소비교연산자 ( >, <, >=, <= ) 와 등가비교연산자 ( ==, != )가 있다. 연산결과는 오직 true, false 중에 하나이다.

특징

1. 산술연산자 에서 말했던 것처럼 피연산자의 타입이 다를 경우 범위가 큰 쪽으로 자동형변환된다.
2. 대소비교연산자는 boolean을 제외한 나머지 자료형에 사용할 수 있지만 참조형은 사용할 수 없다.
3. 등가비교연산자는 모든 자료형에 사용할 수 있다. 기본형의 경우, 변수에 저장되어 있는 값을 비교하고 참조형의 경우, 두 피연산자의 참조변수가 같은 객체를 가리키는지 비교한다. ( 참조형과 기본형은 서로 형변환이 불가능하므로 비교할 수 없다.)

❗ 문자열을 비교할 때는 == 보다 equals()라는 메서드를 사용하자.

4. 논리 연산자

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1. && (AND) : 피연산자 중 어느 한쪽만 true이면 true
2. || (OR) : 피연산자 양쪽 모두 true 일때만 true

🧐 Short-Circuit Evalustion (SCE) 이란?

&&의 왼쪽 피연산자가 false이면 오른쪽 피연산자를 확인하지 않는다.
||의 왼쪽 피연산자가 true이면 오른쪽 피연산자를 확인하지 않는다.

public class Operator {
	public static void main(String[] args){
    	int num1 = 0;
        int num2 = 0;
        boolean result;
        
        result = ((num1 += 10 < 0) && ((num2 += 10) > 0);
        System.out.println(num1);	//10
        System.out.println(num2);	//0
        System.out.println(result);	//false
    }
}

이 때 num2는 왜 0일까? 이유가 SCE때문이다. ((num1 += 10 < 0) && ((num2 += 10) > 0) 이 연산을 진행할 때, &&의 왼편에 있는 연산이 먼저 진행되어 num2값은 10이 된다. 따라서 (num1 += 10 < 0)의 결과는 false가 되어 오른쪽 피연산자를 확인하지 않고 바로 false를 반환하는 것이다. 그래서 num2의 계산은 진행조차 되지 않는다.

5. instance of

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객체타입을 확인하는 연산자로 true/false로 결과를 반환한다.

• 주로 상속 관계에서 부모객체인지 자식 객체인지 확인하는 데 사용한다. (해당 클래스가 내집이 맞는지 확인하는 느낌)
• true라는 것은 참조변수가 검사한 타입으로 형변환이 가능하다는 것을 뜻한다.
• 값이 null인 참조변수에 대해서는 false의 결과값을 가진다.

class Parent{}
class Child extends Parent{}

public class InstanceofTest {
	public static void main(String[] args){
    	Parent parent = new Parent();
        child child = new Child();
        
        System.out.println( parent instanceof Parent);	// true
        System.out.println( child instanceof Parent);	//true
        System.out.println( parent instanceof Child);	//false
        System.out.println( child instanceof Child);	//true
    }
}

본인이 본인집을 찾고 자식이 상속받은 부모집을 찾는 것은 true이다. 하지만 부모가 자식집을 찾는 경우만 false가 된 것을 확인할 수 있다.

6. assignment(=) operator

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대입 연산자로 변수에 값을 대입할 때 사용하는 이항 연산자이다. 피연산자들의 결합 방향은 오른쪽에서 왼쪽이다.

대입연산자에는 =, +=, -=, *=, /=, %=, &=, |=, ^=, <<=, >>=, >>>= 가 있고 모두 = 앞쪽에 연산을 한 후, 그 결과값을 왼쪽의 피연산자에 대입하면 된다.

7. 화살표(->) 연산자

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Java 8 버전 때, 추가된 것으로 람다 표현식과 함께 사용된다.

(argument, ...) -> {expression}

int min(int x, int y){
	return x < y ? x : y ;
}

(x, y) -> x < y ? x : y;

• 람다식은 메소드를 변수처럼 다룰 수 있다는 장점이 있다.
• 매개변수의 타입을 추론할 수 있는 경우에는 타입생략이 가능하다.

8. 3항 연산자

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조건식 ? 피연산자1 : 피연산자2
조건식의 결과에 따라 true이면 피연산자1이 결과이고 false이면 피연산자 2가 결과이다.

if ( x > Y )
	result = x;
else
	result = y;
    
result = ( x > y ) ? x : y ;

다음과 같이 if 문을 3항연산자를 사용하여 짧고 간결하게 하여 가독성을 높일 수 있다는 장점이 있다. 하지만 3항연산자가 속도가 더 빠른 것은 아니다. 따라서 if문의 연산이 복잡한 경우에는 오히려 3항연산자로 작성하는 것이 더 복잡할 수 있으므로 경우에 따라 잘 사용하는 것이 중요하다.

9. 연산자 우선 순위

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우선순위	연산자	피연산자	연산방향
0	()괄호 속 연산자	다양	->
1	증감(++, --), 부호(+, -), 비트(~), 논리(!)	단항	<-
2	산술(*, /, %)	이항	->
3	산술(+, -)	이항	->
4	쉬프트 (>>, <<)	이항	->
5	비교(<, >, <=, >=, instanceof)	이항	->
6	비교(==, !=)	이항	->
7	논리 &	이항(단항)	->
8	논리 ^	이항(단항)	->
9	논리		이항(단항)
10	논리 &&	이항	->
11	논리
12	3항연산자	삼항	->
13	대입연산자(=, +=, -=, *=, /=, %=, &=, ^=,	=, <<=, >>=, >>>=)	이항

10. (optional) Java 13. switch 연산자

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기존의 switch문이 변경된 것이 아니라 switch연산자가 따로 추가 된것이다.

• break 대신 yield를 사용해 return값을 적어줄 수 있다.
• case : 대신 case -> 도 사용가능하다.

Reference

• https://github.com/seovalue/java-study/blob/main/note/3.%20%EC%97%B0%EC%82%B0%EC%9E%90.md
• https://recoderr.tistory.com/24
• https://sujin-k.tistory.com/63

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본 스터디는 2020 백기선님의 자바스터디의 커리큘럼을 참고하여 진행하고 있습니다.