신용권 님의 ''이것이 자바다'' 3장 공부 기록
책을 보면서 새롭게 눈에 들어온 부분만 담았다. 이전에 배운 부분이기도 하고, 비교적 간단한 내용을 다루고 있기 때문이다.
3.연산자
3.1 연산자와 연산식
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연산(operations)이란, 프로그램이 데이터를 처리하여 결과를 산출하는 것을 말한다.
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연산자(operator)란, 연산에 사용되는 표시나 기호를 말한다. ex) +, -, * ...
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피연산자(operand)란, 연산되는 데이터를 말한다.
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연산식(expressions)이란, 피연산자와 연산자를 이용하여 연산의 과정을 기술한 것을 말한다.
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연산식 안의 피연산자의 수에 따라
- 단항 연산자 : 부호연산자(+, -), 증감연산자(++, --)
- 이항 연산자 : 단항과 삼항 외 모두
- 삼항 연산자 : 조건 연산자
로 나누어 볼 수 있다.
3.2 연산의 방향과 우선순위
단항, 이항, 삼항 연산자 순으로 우선순위를 가진다.
산술, 비교, 논리, 대입 연산자 순으로 우선순위를 가진다.
단항과 대입 연산자를 제외한 모든 연산자의 방향은 왼쪽에서 오른쪽이다.
복잡한 연산식에는 괄호를 사용해서 우선순위를 정해준다.
3.3 단항 연산자
3.3.1 부호 연산자
- (+, -) 피연산자의 부호를 유지하거나 바꾸는 역할을 한다.
- byte, short 타입은 부호연산시 int로 자동변환 된다.
3.3.2 증감 연산자
- (++, --), 변수의 값을 1씩 증가 혹은 감소시키는 연산자이다.
- 변수 앞에 있으면 연산 전 저장, 변수 뒤에 있으면 연산 후 저장한다.
int x = 10;
int y = 10;
int z = ++x +1 //z = 12, 연산 후 저장
int k = y++ + 1 //k = 11 연산 전 저장3.3.3 논리 부정 연산자
- (!), 조건문과 제어문에서 조건식의 값을 부정하도록 해서 실행 흐름을 제어할 때 사용된다.
- 두 가지 상태(true, false)를 번갈아가며 변경하는 toggle기능을 구현할 때 주로 사용한다. ex) 스위치, 체크박스, caps lock, num lock
3.3.4 비트 반전 연산자
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(~), 정수 타입의 피연산자를 2진수로 표현했을 때 0과 1을 반전한 값을 문자열로 산출한다.
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비트 반전 연산자 사용시 산출 타입은 int 타입이다.
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비트 반전 후 1을 더하면 반대 부호의 정수를 구할 수 있다.
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자바는 정수값을 총 32비트의 이진 문자열로 리턴하는 Integer.toBinaryString() 메소드를 제공하는데, 앞의 비트가 모두 0이면 0은 생략되고 나머지 문자열만 리턴한다. 따라서 앞의 0을 포함한 문자열을 얻기 위해서는 다음의 메소드를 만들어 쓸 수 있다.
public class test_return {
public static void main(String []args) {
int v = 10;
System.out.println(toBinaryString(v));
}
// 위 코드만 보고 하다가 안돼서 당황했는데 아래 보니 이 메소드가 있었다..
public static String toBinaryString(int value) {
String str = Integer.toBinaryString(value);
while(str.length()<32) {
str ="0"+str;
}
return str;
}
}3.4 이항 연산자
이항 연산자는 피연산자가 두 개인 연사자를 말한다. 산술, 문자열 연결, 대입 연산자 등이 있다.
3.4.1 산술 연산자
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사칙 연산자(+, -, *, /)와 나머지(%) 연산자를 말한다.
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산술 연산시 피연산자들의 타입이 동일하지 않을 경우, 먼저 타입 일치를 시킨 후에 연산을 수행한다.
- int 이하 -> int로 통일
- long -> long으로 통일
- 실수 -> 실수로 통일
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다만 곱셈과 나눗셈을 할 때는 연산 후 실수화한다. 따라서
- 1.0을 곱하여 실수 타입으로 만든 후 산술 연산을 하거나
- 피연산자 하나를 double타입으로 강제 타입 변환한 후 산술 연산을 하면 된다.
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자바는 리터럴 간의 연산은 타입 변환 없이 해당 타입으로 계산한다. 따라서 다음과 같은 char 타입 연산은 문제가 없다.
char c1 = 'A' + 1;//'B' 물론 다음과 같은 경우는 문제가 될 수 있다.
char c1 = 'A';
char c2 = c1 + 1;//컴파일 에러 발생이 때 c1은 int 타입으로 자동 변환이 된 후에 1과 연산이 되기 때문이다.
- 산술 연산시 오버플로우가 발생할 수가 있다. 특히 피연산자를 사용자로부터 입력받거나 프로그램 도중 데이터가 생성될 경우 더욱 그렇다. 이 때는 바로 산술 연산자를 사용하기 보다 메소드를 이용하는 것이 좋다.
물론 그냥 long 타입을 쓸 수도 있다.
public class chap3_checkOverflowExam2 {
public static void main(String []args) {
try {
int result = safeAdd(2100000000,200000000);
System.out.println(result);
} catch(ArithmeticException e) {
System.out.println("오버플로우가 발생하여 정확하게 계산할 수 없음");
} // 예외처리코드
}
public static int safeAdd(int left, int right) {
if((right>0)) {
if(left>(Integer.MAX_VALUE-right)) {
throw new ArithmeticException("오버플로우 발생"); //예외발생코드
}
} else {//right<=0 일 경우
if(left<(Integer.MIN_VALUE-right)) {
throw new ArithmeticException("오버플로우 발생"); //예외발생코드
}
}
return left+right;
}
}
// 결과는 오버플로우가 발생하여 정확하게 계산할 수 없음-
정확한 계산을 원할 때는 근사치를 사용하는 실수 타입보다는 정수 타입을 사용하는 것이 좋다.
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좌측 피연산자가 정수 타입인 경우 나누는 수인 우측 피연산자는 0을 사용할 수 없다. 컴파일은 되지만, 실행시 ArithmeticException(예외)이 발생한다.
5/0 // ArithmeticException 예외 발생
5%0 // ArithmeticException 예외 발생자바는 프로그램 실행 도중 예외 발생시 실행이 즉시 멈추고 프로그램이 종료되기 때문에, ArithmeticException 발생시에는 예외 처리를 해주어야 한다.
try{
//int z = x / y;
int z = x % y; //0일 경우 ArithmeticException발생 -> 예외 처리로 가게 됨
System.out.println("z: " +z);
} catch(ArithmeticException e) { //예외 처리
System.out.println("0으로 나누면 안됨")
}- 그러나 실수타입인 0.0 또는 0.0f로 나누면 ArithmeticException이 발생하지 않고, /연산은 Infinity(무한대)값으로, %값은 NaN(Not a Number)을 가지게 된다. 이 값들은 산술연산이 가능하나, 어떤 수와 연산하더라도 Infinity와 NaN이 산출되어 계산이 엉망으로 만든다.
- 따라서 프로그램 코드에서 이를 미리 확인하는 메소드를 사용해야 한다. -> Double.isNaN(), Double.isInfinite()
- 확인 이후 연산의 결과가 NaN이거나 Infinity이면 다음 연산을 수행하지 못하도록 if문을 통해 실행 흐름을 변경해야 한다.
if(Double.isNaN(z)||Double.isInfinite(z)){
System.out.println("값 산출 불가");
} else{
System.out.println(z+2); //false일 경우에만 연산
}- 사용자에게 문자열로 부동소수점(실수)을 입력받을 때는 반드시 NaN검사를 해야 한다.
public class chap3_InfinityAndNaNCheckExam {
public static void main(String []args) {
String userInput = "NaN";
//사용자로부터 문자열을 입력 받은 후, 반드시 NaN 검사를 하고 나서 산술연산을 해야한다.
//NaN은 산술연산이 가능하기 때문이다.
double val = Double.valueOf(userInput);//문자열을 실수로 바꿈.
double currentBalance = 10000.0;
if(Double.isNaN(val)) {
System.out.println("NaN이 입력되어 처리할 수 없음");
val = 0.0;
}
currentBalance += val;
System.out.println(currentBalance);
}
}3.4.2 문자열 연결 연산자
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(+), 피연산자 중 한쪽이 문자열이면 다른 피연산자를 문자열로 변환하고 결합시킨다.
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문자열과 숫자가 혼합된 연산을 수행할 때는 왼쪽에서 오른쪽으로 연산이 이루어지는데, 이 때 숫자연산이 더 왼쪽에 있을 경우 숫자 연산이 우선된다.
3.4.3 비교 연산자
- (대소 비교 연산자 <, <=, >=, >), Boolean 타입 외에 모든 타입의 비교 연산에 사용
- (동등 비교 연산자 ==, !=), 모든 타입의 비교 연산에 사용
- char 타입이 피연산자이면 유니코드 값으로 비교연산을 수행하게 된다.
char c1 = 'A';
char c2 = 'B';
boolean result = (c1<c2); //true-
비교연산 시에도 자동변환이 사용된다.
-
실수 타입은 부동소수점을 사용한 근사치를 나타내고 있기 때문에, 정확한 계산을 필요로 하는 연산에는 적합하지 않다.
따라서
- 피연산자를 모두 float이나 double로 강제변환하거나 ex) (float) a
- 피연산자를 정수로 변환하여 사용해야 한다. ex) (int) (a*10)
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String 타입의 문자열을 비교 연산할 때는 객체의 번지값을 비교하는 것이므로 동등 비교 연산자를 사용해서는 안되며,
equal() 메소드를 사용해야 한다.
3.4.4 논리 연산자
-
(&&, &, |, ||, ~, !) &보다는 &&이, |보다는 ||이 더 효율적으로 동작한다. 왜냐하면 앞의 연산을 끝낸 뒤 해당 결과로 결과 값을 가져올 수 있기 때문이다.
-> if( (x>0) && (y<1) ) 에서 'x>0'이 틀렸을 경우 'y<1'의 연산을 수행하지 않고 바로 false를 제시할 수 있다는 것이다.
3.4.5 비트 연산자
- 데이터로 비트 단위, 즉 0, 1을 피연산자로 삼아 연산을 수행한다.
- & -> 두 비트 모두 1일 경우에만 연산결과가 1
- | -> 두 비트 중 하나만 1이면 연산 결과는 1
- ^ -> 두 비트 중 하나는 1이고 다른 하나가 0일 경우 연산 결과는 1
- ~ -> 보수를 제공한다.
- 비트 연산 또한 자동변환(java는 기본적으로 4byte 연산을 하기 때문) 후에 연산이 이루어진다.
- 비트 이동 연산자라는 것이 있다.
음.. 솔직히 언제 사용하게 될 것인지 제일 모르겠는 부분이다.
a<<b //정수 a의 각 비트를 b만큼 왼쪽으로 이동(빈 자리는 0으로 채워짐)
a>>b //정수 a의 각 비트를 b만큼 오른쪽으로 이동(빈 자리는 정수 a의 최상위 부호 비트MSB와 같은 값으로 채워짐)
a>>>b //정수 a의 각 비트를 b만큼 오른쪽으로 이동(빈 자리는 0으로 채워짐)
3.4.6 대입 연산자
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(=, +=, -=, *=, /= 등등) 오른쪽 피연산자의 값을 좌측 피연산자인 변수에 저장하는 연산자이다.
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연산의 모든 방향은 오른쪽에서 왼쪽이다.
3.5 삼항 연산자
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조건 연산식이라고 할 수 있다. 조건식이 true일 경우 피연산자2, false일 경우 피연산자3을 값으로 가진다.
-> 조건식(피연산자1) ? 값 또는 연산식(피연산자2) : 값 또는 연산식(피연산자3) -
삼항 연산자는 if문으로 변경해서 작성할 수도 있지만, 한 줄에 간단하게 삽입해서 사용할 경우에는 삼항 연산자를 사용하는 것이 더 효율적이다.
int score = 95;
char grade = (score>90) ? 'A' : 'B'
//위 조건 연산식과 아래 if문은 같은 결과를 가져온다.
int score = 95;
char grade;
if(score>90){
grade = 'A';
} else{
grade = 'B';
}