06_논리형 타입과 논리 연산자

1. 자바의 타입에는 기본형 타입(primitive type)과 레퍼런스 타입(reference type) 2가지 종류가 있다.

• 기본형 타입은 논리형, 정수형, 실수형, 문자형이 존재한다
• 기본형 타입 중 논리형 타입은 boolean 키워드를 사용한다.
• 기본형 타입 중 정수형 타입은 byte, short, int, long 키워드를 사용한다.
• 기본형 타입 중 실수형 타입은 float, double 키워드를 사용한다.
• 기본형 타입 중 문자형 타입은 char 키워드를 사용한다.
• 이를 제외한 모든 타입은 레퍼런스 타입이다.

2. 참인가? 거짓인가?

• 프로그래밍은 어떤 조건에 따라서 다르게 동작하는 코드를 작성하는 경우가 많다.
• 온도가 30도 이상일 때 동작한다. 가격이 5000원 이하일 때 동작한다. 등의 표현에서 "30도 이상", "5000원 이하"가 조건이라고 할 수 있다. 이러한 조건의 결과는 참(true)이나 거짓(false)이 나오게 된다.
• 이러한 참이나 거짓을 저장하는 변수를 논리형(boolean형) 타입 변수라고 한다.

3. 논리형 타입 boolean 사용하기

• boolean 타입은 true, false 2가지 값 중에 하나를 가질 수 있다.
• 초기화하지 않으면 기본적으로 false값을 가진다.

*메소드 안에서는 변수(지역변수)를 선언한 후 초기화하지 않고 사용하면 아래와 같은 오류가 발생

java: variable 변수명 might not have been initialized

*지역 변수는 반드시 초기화를 하고 사용해야 한다.
클래스 안에 선언된 변수는 필드(field)라 말하고 초기화를 하지 않아도 사용이 가능하다.

4. 논리형 타입은 언제 사용할까?

• 논리형 타입 변수는 논리 연산의 결과를 저장할 때 사용한다.
• 논리 연산이란 무엇일까? 예를 들어 "a라는 변수가 10보다 크고 30보다 작을 경우"라는 조건이 있을 때, 이러한 조건의 결과가 저장되는 변수가 논리형 타입 변수이다.
• a가 만약 20이라면 true가 되겠고, a가 5라면 false가 위의 조건의 결과가 된다.

5. 참(true)와 거짓(false)이 나오는 식

• 비교 연산자와 논리 연산자를 이용한 식의 결과는 참이나 거짓이 결과로 나온다.
• 비교 연산자 : ==, !=, <, >, <=, >=
• 논리 연산자 : &&, ||, &, |, ^, !
• 비교 연산자, 논리 연산자와 함께 산술 연산자(+, - 등)도 함께 사용될 수 있다.

6. 비교 연산자란?

• 10은 5보다 크다. 참인가? 거짓인가? 자바에서 표현하면 다음과 같다.

10 > 5

• 위의 식의 결과를 변수에 저장하고 싶다면? 아래와 같이 표현한다. flag는 논리형 타입 변수로 false로 초기화 된다. 그리고 나서 10이 5보다 크다가 참이라면 flag는 true값을 가지게 된다.

boolean flag = false;
flag = 10 > 5;

7. 예제1

• 실행해 보기 전에 결과를 예상해보자. System.out.println(boolean)은 논리형 값을 출력한다.

public class BooleanTest1 {
    public static void main(String[] args) {
        boolean flag1 = false;
        boolean flag2 = false;
        boolean flag3 = false;
        boolean flag4 = false;
        boolean flag5 = false;
        
        flag1 = 10 > 5;
        flag2 = 10 < 5;
        flag3 = 10 >= 5;
        flag4 = 10 <= 5;
        flag5 = 10 == 5;
        
        System.out.println(flag1);
        System.out.println(flag2);
        System.out.println(flag3);
        System.out.println(flag4);
        System.out.println(flag5);
    }
}

• 예상 결과 :

true
false
true
false
false

• 실제 결과 :

true
false
true
false
false

8. 논리 연산자 and(&&)와 or(||)

• "a는 20보다 크고, a는 50보다 작다." 라는 표현은 자바에서 다음과 같이 표현한다.

a > 20 && a < 50

• "a는 20보다 크거나, a는 50보다 작다." 라는 표현은 자바에서 다음과 같이 표현한다.

a > 20 || a < 50

• 두 가지 조건을 모두 만족해야 하는 경우엔 and 연산자인 &&를 사용하고, 2가지 조건 중 하나만 만족해되 되는 경우엔 or 연산자인 ||를 사용한다.
• && 대신 &를, || 대신 |를 사용해도 같은 결과가 나온다.

9. 논리 연산자 ^ (exclusive-or 또는 XOR라고 말함)

• 2개의 식의 논리값이 서로 다를 경우 참이 된다. 아래의 식이 참이려면 한 쪽은 참이고, 한 쪽은 거짓이 나와야 한다. 예를 들어 a가 31이라는 값을 가질 경우 true & false가 되니 이때 결과는 참이 나온다.

a > 10 ^ a < 20

10. 부정 연산자 !

• 논리형 값을 부정한다. true는 false로 바꾸고, false는 true로 바꾼다. 10은 5보다 크다는 참이다. 하지만 그 결과를 부정하게 되니 논리형 변수 a에는 false가 저장되게 된다.

boolean a = !(10 > 5);
-> a는 false가 됨

11. 논리 연산자 정리

• x = true, y = true일 때 :
  x && y는 true,
  x & y는 true,
  x || y는 true,
  x | y는 true,
  x ^ y는 false,
  !x는 false

• x = true, y = false일 때 :
  x && y는 false,
  x & y는 false,
  x || y는 true,
  x | y는 true,
  x ^ y는 true,
  !x는 false

• x = false, y = true일 때 :
  x && y는 false,
  x & y는 false,
  x || y는 true,
  x | y는 true,
  x ^ y는 true,
  !x는 true

• x = false, y = false일 때 :
  x && y는 false,
  x & y는 false,
  x || y는 false,
  x | y는 false,
  x ^ y는 false,
  !x는 true

12. 예제2

public class BooleanTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        boolean flag1 = false;
        boolean flag2 = false;
        boolean flag3 = false;
        boolean flag4 = false;
        boolean flag5 = false;
        boolean flag6 = false;

        flag1 = 10 > 5 && 5 < 20;
        flag2 = 10 > 5 & 5 < 20;
        flag3 = 10 >= 5 || 5 > 6;
        flag4 = 10 >= 5 | 5 > 6;
        flag5 = 10 == 5 ^ 5 == 4;
        flag6 = !flag5;

        System.out.println(flag1);
        System.out.println(flag2);
        System.out.println(flag3);
        System.out.println(flag4);
        System.out.println(flag5);
        System.out.println(flag6);
    }
}

• 결과 예상 :

true
true
true
true
false
true

• 실제 결과 :

true
true
true
true
false
true

*&&와 &, ||와 |의 결과는 같게 나오지만 JVM은 실행을 다르게 한다.
1) &가 2개 사용될 경우(&&) : 앞의 식이 거짓이면 뒤에 있는 식은 실행하지 않는다. (한 쪽만 거짓이어도 더이상 실행할 필요가 없기 때문)
2) &가 1개 사용될 경우(&) : 앞의 식이 거짓이어도 뒤의 식이 실행된다.
3) |가 2개 사용될 경우(||) : 앞의 식이 참이면 뒤에 있는 식은 실행되지 않는다. (어느 한 쪽만 참이면 참이라서 더이상 실행할 필요가 없기 때문)
4) |가 1개 사용될 경우(|) : 앞의 식이 참일 경우라도 뒤의 식이 실행된다.

→ 결과는 같게 나오지만, 뒤의 식에 수식 등이 들어갈 경우 즉, 수식에 증가, 감소되는 식이 있으면 실행이 되고 안 되고에 따라서 문제가 될 수도 있음

&&와 &의 차이점은 앞의 식이 거짓일 때 뒤에 있는 식을 실행하느냐, 안 하느냐라는 차이가 있다.

13. Boolean형 타입은 메모리를 얼마나 사용할까?

• Boolean형 타입은 1byte(8bit)를 사용한다. 사실 1bit로도 참과 거짓은 표현할 수 있다. 0은 거짓, 1은 참으로 표현하면 된다. 하지만 컴퓨터는 자료를 표현하는 최소 단위가 1byte이다. 그렇기 떄문에 Boolean형 타입은 메모리에 1byte를 사용하게 된다.