1. 연산자의 우선순위
우선순위를 알기에 앞서 연산자의 역할은 무엇이고 어떠한 것들이 있는지 알아보도록 하겠습니다. 연산자라는 것은 쉽게 말해 연산을 수행하는 기호입니다. 대표적인 사칙연산을 포함하여 컴퓨터 연산에서만 사용하는 비트 연산자(쉬프트 연산자), 상함 연산자 등이 있습니다. 그렇다면 자세하게 어떤 연산자들이 있는지 알아보도록 하겠습니다.
- 최우선 연산자 : '.', [], ()
- 단항 연산자 : !, ~, +, -, ++, --, (cast)
- 산술 연산자 : +, -, *, /, %
- 시프트 연산자 : <<, >>, >>>
- 관계 연산자(비교, 항등) : >, <, >=, <=, ==, !=
- 비트 연산자 : &, |, &&, ||
- 삼항 연산자 : 조건항?항1:항2
- 배정 대입 연산자 : =, +=, -=, *=, /=, %=, <<=, >>=, ^=, &=, |=
- 후위형 증감 연산자 : ++, --
- 순차 연산자 : ','
위와 같은 연산자들이 있습니다. 우선순위는 위에서부터 아래로의 순서입니다. ( 최우선 연산자->후위형 ) 그렇다면 이제 각 연산자들이 어떠한 역할을 하는지 알아보도록 하겠습니다.
2. 최우선 연산자
최우선 연산자는 말 그대로 가장 우선적으로 처리하는 연산자입니다. 우선 첫번째인 점('.')을 알아보도록 하겠습니다. 정확한 이름은 참조 연산자로써 각 클래스 내에서 사용하는 멤버나 또 다른 클래스를 참조하기 위해 사용합니다. 예시는 아래와 같습니다.
- System.out.println(); // 이 문장에서 '.'은 모두 참조연산자
이러한 형태는 코드를 작성할 때에나 시작할때 'import java.io.*;'과 같이 패키지를 참조할 때 많이 볼 수 있습니다. 그럼 다음으로 '[]'으로 넘어가도록 하겠습니다. 이 기호는 별다른 이름은 없습니다. 속칭 대괄호라고 할 수 있는 이 기호는 자료형이나 클래스와 함께 사용되며 해당 변수나 객체가 배열로 선언됨을 알리는 역할을 합니다. 하지만 이 사이에 숫자가 들어가 있다면 단순히 배열 안에서의 인덱스를 가리키게 됩니다.
- String[] str = {"JAVA", "ASDF"};
System.out.println(str[0]); // 출력 결과는 'JAVA'
위에서 첫줄은 str이라는 변수가 String형으로 선언된 배열임을 나타내지만 아래에서는 str배열의 0번째 요소를 가리키게 됩니다. 이제 마지막으로 ()을 알아보도록 하겠습니다. 속칭 소괄호는 특정 연산자들을 우선적으로 처리하도록 지시하는 역할을 합니다. 쉽게말해 일반적으로 사용되는 수학에서 같은 역할을 한다고 보시면 됩니다.
- int x = 3*1+2;
int y = 3*(1+2); // '1+2'를 먼저 실행 후 '*3' 을 실행
3. 단항 연산자
단항 연산자는 하나의 항을 연산하는 연산자를 말합니다. 그렇다면 각 단항 연산자들은 어떠한 역할을 하는지 알아보도록 하겠습니다. 우선 '!'에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 다른 언어들과 마찬가지로 이 기호는 부정하는 역할을 수행합니다. 예시를 보도록 하겠습니다.
- boolean bool = false;
boolean bool2 = !bool;
위와 같이 코드를 작성한다면 bool에는 false값이, bool2에는 bool의 반대 값인 true가 저장 될 것입니다. 이 부정을 의미하는 '!'는 논리형 자료형이 아닌 정수형, 실수형과 같은 다른 자료형에서 사용하게 되면 에러가 발생합니다. 다음으로 비트를 부정하는 '~'연산자에 대해 알아보겠습니다. 이 연산자는 비트 값으로 저장되는 모든 값에 대해 부정의 값을 취할 수 있습니다. 이 자료형은 몇 가지의 특징이 있는데 boolean, float, double의 자료형들은 이 연산자를 사용할 수 없습니다. 그리고 byte, char, short, int형의 자료형들은 이 연산자를 사용하면 결과값을 int형이나 long형의 자료형에만 저장이 가능하고 long형의 결과값은 long형의 자료형에만 저장이 가능하다는 특징이 있습니다.
- boolean a = false; // ~a -> X
float f = 12.34f; // ~f -> X
double d = 12.34; // ~d -> X
byte b = 12; // byte c = ~b; -> X, int c = ~b; -> O
long b = 12L; // int c = ~b; -> X, long c = ~b; -> O
'~'연산자의 연산 과정은 이러합니다. 모든 자료형은 우선 int형의 비트인 32비트로 변환, long형의 경우 64비트로 변환되어 연산이 수행됩니다. 그리고 이러한 과정의 공식은 아래와 같습니다.
- 피연산자 비트 * (-1) -1;
사칙연산자는 초등학교 때 배우는 것이므로 건너뛰도록 하겠습니다. 이후 +와 -를 2개씩 붙인 증감 연산자( ++/ -- )에 대해 알아보도록 하겠습니다. 이 연산자의 역할은 특정한 값에 1을 더하거나 빼주는 역할을 합니다. 이 연산자의 특징으로는 피연산자의 앞에 쓰이는지 뒤에 쓰이는지에 따라 다른 값을 출력한다는 것입니다. 앞에 붙게되면 연산의 우선순위가 높아 다른 연산자들에 비해 우선적으로 처리되게 됩니다. 하지만 뒤에 붙게 된다면 우선순위가 낮게 되어 다른 모든 연산이 된 후에 연산될 것입니다. 아래의 소스를 예시로 보겠습니다.
public class Round05_Ex01 {
public static void main(String[] args) {
int x = 5;
int y = ++x;
System.out.println("x = "+x);
System.out.println("y = "+y);
}
}
위의 코드를 실행시켜보면 둘 다 값이 6으로 나오는 것을 확인할 수 있습니다. 이는 x가 5로 선언이 되었지만 y에 값을 저장하면서 전위 연산자인 ++을 통해 x의 값에 1이 우선적으로 더해지고 y에 그 1이 더해진 x의 값이 저장되면서 둘 다 6이 되었기 때문에 둘 모두 6으로 출력될 수 있는 것입니다. 그럼 반대로 아래의 소스를 보도록 하겠습니다.
public class Round05_Ex02 {
public static void main(String[] args) {
int x = 5;
int y = x++;
System.out.println("x = "+x);
System.out.println("y = "+y);
}
}
이 코드를 실행하게 되면 아까와는 다른 6과 5가 각자 출력이 될 것입니다. 이는 아까와 과정은 비슷하지만 y에 값을 저장하는 과정에서 x에 1이 더해진 값이 저장되는 것이 아닌 1이 더해지기 전의 값(5)가 저장이 되고 1이 더해지기 때문에 6과 5가 출력되는 결과를 얻을 수 있습니다. 이번에는 하나의 연산자가 아닌 다른 연산자들도 같이 있는 경우를 보도록 하겠습니다.
- int a = 10;
3+ ++a * 10 // 이 경우에는 3 + 11 * 10이 되므로 113이 됩니다.
- int a = 10;
3+ a++ * 10 // 이 경우에는 3 + 10 * 10이 되므로 103이 됩니다. 하지만 x의 값은 동일하게 11이 됩니다.
이번에는 형변환인 '(cast)'에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 'cast'의 정확한 이름은 'Casting'으로 자동 형변환을 'Up Casting', 강제 형변환을 'Down Casting'이라고 합니다. 이 캐스팅은 별다른 의미가 없으므로 우선순위가 꽤 높다는 것만 알아두고 넘어가도록 하겠습니다.
4. 산술 연산자
산술 연산자는 초등학교에서 배우는 사칙연산이라고 볼 수 있습니다. 따라서 개념에 있어서 어려운 부분은 없으나 주의할 점이 있습니다. 자료형에 따라서 우선순위가 다르다는 것입니다. 우선 정수형 자료형을 보도록 하겠습니다. 정수형 자료형에서의 산술 연산자는 byte, short, char, int형 사이에서의 결과가 int 자료형이 된다는 것입니다. 아래의 예시를 보도록 하겠습니다.
- byte b = 10;
short s = 20;
b + s = 30 ( int형의 결과 )
이번에는 실수형 자료형들의 연산에 대해 알아보도록 하겠습니다. long, float, double 자료형이 연산에 개입되면 큰 자료형의 결과를 나타내게 됩니다. ( long < float < double )
- 50 + 2L * 3; // long형 결과 56
1.2f + 50L - 12; // float형 결과 39.2
이때 주의할 점은 float과 double 사이에서의 연산을 혼용하면 안된다는 것입니다. 이는 정밀도의 차이 때문에 그런것인데 아래의 코드를 살펴보도록 하겠습니다.
public class Round05_Ex03 {
public static void main(String[] args) {
float f = 1.2f;
double d = 1.2;
double dd = d-f;
System.out.println(dd);
}
}
위의 코드를 실행해보면 0이 아닌 다른 값이 출력되는 것을 확인할 수 있습니다. 때문에 float형과 double형의 혼용 연산은 멀리하는 것이 좋습니다.
5. 쉬프트 연산자
쉬프트 연산자는 피연산자의 값을 2진 비트로 계산한 후 특정 비트 만큼 왼쪽 혹은 오른쪽으로 옮기는 연산입니다. 쉬프트 연산자 또한 int형보다 작은 자료형은 int형으로의 연산이 작용되고 그보다 큰 자료형인 long형에서는 64비트 연산이 일어나게 됩니다. 이 때 쉬프트 연산자는 논리형인 boolean과 실수형 자료형인 float, double에서는 사용할 수 없습니다. 쉬프트 연산자는 좌쉬프트 연산자와 우쉬프트 연산자로 나눌 수 있습니다.
1] Left Shift 연산자( << )
이 연산자는 피연산자의 값을 2진 비트로 변환 후 왼쪽으로 연산을 진행합니다.
예) 1 << 3
이동 전 : 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 // 10진수로 1
이동 후 : 000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000 // 10진수로 8
연산 후 32비트 밖으로 밀려난 0은 버려주고 가장 끝에 이동시킬 수 만큼의 0을 붙여줍니다
공식 : (피연산자의 값) * 2^(이동 비트 수)
2] Right Shift 연산자( >> )
이 연산자는 위의 Left Shift 연산자와 반대로 계산해주는 연산자 입니다. 이때 피연산자의 값이 양수면 0으로 채우고 음수면 1로 채우게 됩니다.
예) -8 >> 3
이동 전 : 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 // 10진수 값 -8
이동 후 : 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 // 10진수 값 -1
공식 : (피연산자의 값) / 2^(이동 비트 수)
3] Unsigned Right Shift 연산자( >>> )
이 연산자는 Right Shift 연산자와 기본원리는 같으나 피연산자의 값이 음수일 때도 앞에 0을 채운다는 점에서 다릅니다. 이 연산을 사용하게 되면 피연산자의 값에 상관없이 무조건 양수의 값이 나오게 됩니다.
예) -8 >>> 3
이동 전 : 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1000 // 10진수 값 -8
이동 후 : 0001 1111 1111 1111 1111 1111 1111 000 // 10진수 값 536870911
자바에서 사용하는 기본 메모리는 32비트입니다. 그리고 가끔씩 메모리의 절약을 위해 int형 하나의 데이터에 16비트씩 2개의 데이터를 사용하거나 8비트씩 4개의 데이터를 사용하는 경우가 있습니다. 이때 상위의 16비트를 뽑아낸다던가 하위의 16비트를 뽑아내려 할 때 이 쉬프트 연산자를 사용하면 됩니다.
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