[Java Study 3주차] 연산자
본 포스팅은 백기선님이 진행하시는 자바 스터디를 진행하며 혼자 공부하고 이해한 내용을 바탕으로
정리한 글입니다. 오류나 지적 사항이 있다면 댓글로 알려주시면 감사하겠습니다.
- 목표: 자바가 제공하는 다양한 연산자를 학습하세요.
연산자
연산자 종류
자바에는 아래와 같은 연산자들이 존재한다. 연산의 우선순위가 높은 순서대로 나열되어 있다. Associativity는 연산의 방향을 나타낸다. L은 왼쪽에서 오른쪽으로 연산이 진행되고 R은 오른쪽에서 왼쪽으로 연산이 진행된다는 뜻이다.
| Associativity | Operator | Operand Types | Operation Performed |
|---|---|---|---|
| L | . | object, member | 객체의 멤버에 접근 |
| [ ] | array, int | 배열의 요소에 접근 | |
| (args) | method, arglist | 메서드 호출 | |
| ++, -- | variable | 전위 증감 | |
| R | ++, -- | variable | 후위 증감 |
| +, - | number | unary plus, unary minus | |
| ~ | integer | 1의 보수 연산 | |
| ! | boolean | 논리 부정 | |
| R | new | class, arglist | 객체 생성 |
| (type) | type, any | 형 변환 | |
| L | *, /, % | number, number | 곱셈, 나눗셈, 나머지 연산 |
| L | +, - | number, number | 덧셈, 뺄셈 |
| + | String, any | 문자열 연결 | |
| L | << | integer, integer | left shift |
| > > | integer, integer | right shift with sign extension | |
| > > > | integer, integer | right shift with zero extension | |
| L | <, <= | number, number | less than, less than or equal |
| > . >= | number, number | greater than, greater than or equal | |
| instanceof | reference, type | 타입 비교 | |
| L | == | primitive, primitive | equal(identical value) |
| != | primitive, primitive | not equal | |
| == | reference, reference | equal(같은 객체에 대한 참조) | |
| != | reference, reference | not equal | |
| L | & | integer, integer | bitwise AND |
| & | boolean, boolean | boolean AND | |
| L | ^ | integer, integer | bitwise XOR |
| ^ | boolean, boolean | boolean XOR | |
| L | | | integer, integer | bitwise OR |
| | | boolean, boolean | boolean OR | |
| L | && | boolean, boolean | conditional AND |
| L | || | boolean, boolean | conditional OR |
| R | ?: | boolean, any, any | 논리 삼항 연산 |
| R | = | variable, any | 할당 |
| *=, /=, %= | variable, any | 연산 및 할당 | |
| +=, −=, <<= | |||
| > > =, >>>= | |||
| &=, ^=, |= |
출처 : Java in a Nutshell (O'REILLY)
산술 연산자
산술 연산을 수행한다. 어려운 부분은 아니니 몇 가지 주의할 사항만 확인하고 넘어가도록 하자. 프로그래밍을 접하지 않은 사람은 %가 낯설 수 있는데, %는 두 수를 나눈 나머지를 반환하는 연산자이다. 연산에는 타입 프로모션 규칙이 적용된다. 즉 서로 다른 자료형을 연산할 경우, 결과값은 표현 범위가 더 넓은 자료형으로 형변환이 일어난다.
'+' 연산자로 문자열 연결(concatenation)이 가능하다. 연산은 왼쪽에서 오른쪽으로 진행되며, 문자열이 나타날 경우, 문자열로 변환되어 계산된다. 예시를 보자.
public static void main(String[] args) {
String a = "가";
String b = "나";
System.out.println(a + b); //"가나"
}문자열을 덧셈 연산하면 두 문자를 이어붙인 새로운 문자열 객체가 반환된다. 다음 코드는 어떤 값을 반환할까?
public static void main(String[] args) {
System.out.println("" + 1 + 2);
}연산은 왼쪽에서 오른쪽으로 일어나고 문자열과 숫자를 더할 경우 숫자를 문자열로 변환하여 계산하기 때문에, 문자열 "1" 과 "2"가 합쳐져서 문자열 "12"가 출력된다.
그렇다면 다음 연산은 어떤 결과값을 반환할까.
public static void main(String[] args) {
System.out.println(1 + 2 + "");
}아까 말한대로 왼쪽에서 오른쪽으로 연산이 되기 때문에 1 + 2가 먼저 계산이 된 후 빈 문자열이 더해져 결과적으로 문자열 "3"이 출력된다.
산술 연산에서 주의할 점 다른 하나는 나눗셈 연산이다.
파이썬에는 반환 타입이 실수인 /와 반환 타입이 정수인 //가 따로 존재하지만, 자바에는 / 하나만 존재한다. 앞서 말했듯이 연산에는 타입 프로모션이 적용된다. 정수에 정수를 나누면 반환값도 정수이다.
public static void main(String[] args) {
int a = 3;
int b = 2;
System.out.println(a / b); // 1 (int)
}만약 값이 1.5가 나오게 만들고 싶으면 피연산자 중 하나가 실수가 되도록 만들어서 타입 프로모션이 일어나도록 해줘야한다.
public static void main(String[] args) {
double a = 3;
int b = 2;
System.out.println(a / b); // 1.5 (double)
}비트 연산자
비트 연산은 말 그대로 비트(0과 1)끼리의 연산이며, 우리가 익히 알고 있는 진리표대로 결과값을 반환한다.
0은 false, 1은 true와 대응된다.
- NOT(~): 1의 보수 연산, 즉 각 비트를 반전시킨다.
| operand | result |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
- AND(&): 둘 다 참이면 참
| operand1 | operand2 | result |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
- OR(|): 둘 중 하나라도 참이면 참
| operand1 | operand2 | result |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
- XOR(^): 두 값이 서로 다르면 참
| operand1 | operand2 | result |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
해당 변수를 비트열로 바꾼 뒤 계산한다.
public static void main(String[] args) {
int a = 10; // 0000 0000 ... 1010
int b = 6; // 0000 0000 ... 0110
System.out.println(~a); // -11: 1111 1111 ... 0101
System.out.println(a & b); // 2: 0000 0000 ... 0010
System.out.println(a | b); // 14: 0000 0000 ... 1110
System.out.println(a ^ b); // 12: 0000 0000 ... 1100
}관계 연산자
두 항 사이의 관계에 대한 참, 거짓을 나타낸다.
주의할 것은 == 와 != 연산자인데, 원시 자료형끼리의 연산에서는 두 값이 같은지를 나타내고 참조 자료형끼리의 연산에서는 두 값이 같은 참조값을 가지고 있는지를 나타낸다. 예시로 확인해보자
public static void main(String[] args) {
int a = 3;
int b = 3;
boolean primitive = a == b; // true
String str1 = "Hello";
String str2 = "Hello";
boolean reference = str1 == str2; // false
}이전 포스팅에서 살펴봤듯이 str1과 str2는 서로 다른 객체를 가리키고 있으므로, ==의 연산 결과로false를 반환받는다.
instanceof 연산자는 좌항에 객체, 우항에 클래스가 들어는데, 좌항의 객체가 우항의 클래스에 속한다면 참을 반환한다.
public class Main {
public static void main(String[] args) {
A a = new A();
System.out.println(a instanceof A); // true
}
}
class A {
}논리 연산자
논리 연산은 기본적으로 비트 연산과 같지만 피연산자가 불린이라는 점이 다르다.
public static void main(String[] args) {
System.out.println(true && true); // true
System.out.println(true && false); // false
System.out.println(true || true); // true
System.out.println(true || false); // true
}논리 연산에서 && 대신 & 하나만 써도 같은 결과를 반환한다. 차이점은 &&는 좌항이 거짓이면 우항을 판단하지 않지 않고 거짓을 반환한다는 것이다. AND 연산은 둘 중 하나라도 거짓이면 거짓이기 때문에 굳이 나머지 하나를 판단할 필요가 없기 때문이다. 반면 &는 좌항이 거짓이라도 우항을 검사한다.
마찬가지로 ||는 좌항이 참이면 우항을 판단하지 않고 참을 반환한다. |는 좌항이 참이라도 우항을 검사한다.
예를 들어 다음과 같은 코드가 있을 때,
public static void main(String[] args) {
int i = 0;
if (true || i++ == 0) { }
System.out.println(i);
if (true | i++ == 0) {}
System.out.println(i);
if (false && i++ == 0) {}
System.out.println(i);
if (false & i++ == 0) {}
System.out.println(i);
}결과 값은 다음과 같다.
0
1
1
2&&나 ||가 사용된 조건식에서는 첫 번째 operand로 결과 값을 도출할 수 있으면 두 번째 operand인 i++ == 0를 확인하지 않기 때문이다.
할당 연산자
대입 연산자 혹은 할당 연산자라고 부른다. 연산자를 기준으로 왼쪽에 변수, 오른쪽에 리터럴이 오며 변수에 리터럴을 할당하는 역할을 한다. 기본적으로 다음과 같이 사용한다.
int a = 3;위 표현식은 아래를 축약한 형태이다.
int a;
a = 3;대입 연산자를 통해 변수에 실질적인 값을 할당해야 비로소 변수를 사용할 수 있게 된다. 이를 초기화라고도 한다. 할당은 여러번 일어날 수 있으며 가장 마지막에 일어난 할당 연산이 최종 값이 된다. 예를 들어
int a = 3;
{... ...}
a = 5;이렇게 처음 변수 a를 초기화한뒤 , a에 5를 다시 할당하면 이후로는 a의 값이 5가 된다. 새로 값을 할당하기 이전 문장에서는 기존 값이 사용된다.
할당 연산자는 산술, 비트, 쉬프트 연산자와 함께 사용할 수 있다. 예를 들어
int a = 3;
a = a + 5; // a == 8위 문장은 아래와 같이 축약될 수 있다.
int a = 3;
a += 5;변수에 특정 연산을 한 후 다시 변수에 대입하는 형태는 모두 이런 형태로 바꿀 수 있다 예를 들어
int a = 10;
a = a / 5; // a == 2위 문장도 마찬가지로 a /= 5로 축약할 수 있으며, 산술, 비트, 쉬프트 연산자 모두 다 사용이 가능하다.
아래는 1부터 10까지의 합을 출력하는 예제이다.
public static void main(String[] args) {
int a = 0;
for (int i = 1; i < 11; i++) {
a += i
}
System.out.println(a); // 55
}화살표 연산자 (->)
화살표 연산자는 자바 8부터 추가된 기능인데, 람다 표현식(Lambda expression)에서 사용한다.
추후에 람다 표현식에 대해 다룰 때 자세히 다루도록 하고 여기서는 간단히 사용법만 살펴보고 넘어간다.
우선 람다식은 메서드를 간단한 식으로 표현한 것이다.
int add (int a, int b) {
return a + b;
}위의 메서드는 다음과 같이 바꿔 표현할 수 있다.
(a, b) -> a + b3항 연산자
3항 연산자는 조건식의 결과에 따라 다른 값을 반환하는 연산자이다. 형태는 다음과 같다.
조건식 ? 식1 : 식2조건식이 참이면 식1을 실행하고, 거짓이면 식2를 실행한다. 식이 아니라 값이 와도 된다.
public class ConditionOperator {
public static void main(String[] args) {
max(10, 15);
}
public void max(int a, int b) {
if (a > b) {
System.out.println(a);
} else {
System.out.println(b);
}
}
}위 메서드는 두 정수를 입력받아 더 큰 값을 출력하는 메서드이다. 이는 다음과 같이 줄여서 표현할 수 있다.
public class ConditionOperator {
public static void main(String[] args) {
max(10, 15);
}
public void max(int a, int b) {
System.out.println(a > b ? a : b);
}
}여담으로, 우아한 테크코스 프리코스 과정에 참여했을 때, 과제의 요구 사항 중에 삼항 연산자를 사용하지 말라는 항목이 있었다.
가독성 때문에 그런 것으로 추측하는데, 개인적으로 정말 3항 연산자가 if문보다 가독성이 떨어지는지는 잘 모르겠다.
switch 연산자
Java 12에 switch expression이 추가되었다. 기존의 switch statement와 달리 "식"이기 때문에 값으로 평가될 수 있으며
더 간결한 코드로 나타낼 수 있다. 대략적인 특징은 다음과 같다.
switch statement
- break문이 없으면 다음 분기로 넘어간다.
- default label이 강제되지 않는다.
- return문을 사용할 수 없다.
switch expression
- break문이 필요없다.
- yield문이 사용 가능하다(Java 13부터).
- return문이 사용 가능하다.
- case -> A 형식으로 사용한다.
- default label이 없으면 컴파일 에러를 던진다(case가 모든 경우를 커버한다면 없어도 됨).
public class SwitchEx {
public static void main(String[] args) {
//* switch statement
int month = 8;
String monthString = "";
switch (month) {
case 1: monthString = "January";
break;
case 2: monthString = "February";
break;
case 3: monthString = "March";
break;
case 4: monthString = "April";
break;
case 5: monthString = "May";
break;
case 6: monthString = "June";
break;
case 7: monthString = "July";
break;
case 8: monthString = "August";
break;
case 9: monthString = "September";
break;
case 10: monthString = "October";
break;
case 11: monthString = "November";
break;
case 12: monthString = "December";
break;
}
System.out.println(monthString);
}
}
위 switch/case 문은 다음과 같이 변환할 수 있다.
public class SwitchEx {
public static void main(String[] args) {
//* Java 12 switch expression
int month = 0;
String monthString = switch (month) {
case 1 -> "January";
case 2 -> "February";
case 3 -> "March";
case 4 -> "April";
case 5 -> "May";
case 6 -> "June";
case 7 -> "July";
case 8 -> "August";
case 9 -> "September";
case 10 -> "October";
case 11 -> "November";
case 12 -> "December";
default -> throw new IllegalStateException("Unexpected value: " + month);
}; // 식이기 때문에 끝에 세미콜론을 붙여줘야함
System.out.println(monthString);
}
}
출력만 하는게 목적이라면 이렇게 바꿔버릴 수도 있다.
public class SwitchEx {
public static void main(String[] args) {
//* Java 12 switch expression
int month = 0;
System.out.println(switch (month) {
case 1 -> "January";
case 2 -> "February";
case 3 -> "March";
case 4 -> "April";
case 5 -> "May";
case 6 -> "June";
case 7 -> "July";
case 8 -> "August";
case 9 -> "September";
case 10 -> "October";
case 11 -> "November";
case 12 -> "December";
default -> throw new IllegalStateException("Unexpected value: " + month);
});
}
}