4. 연산자와 수식

4-1. 프로그램 맛보기 2

#include <conio.h>
#include <stdio.h>

void main() 
{
	int i,j; 
	clrscr(); 

	printf("Input Two numbers :"); 
	scanf("%d %d", &i, &j); 
	printf("\ni==%d, j==%d\n\n", i, j); 

	printf("i+j==%d\n", i+j);                            /* a line */ 
	printf("i-j==%d\n", i-j);                            /* b line */ 
	printf("i*j==%d\n", i*j);                            /* c line */ 
	printf("i/j==%f\n", (float)i/(float)j);            /* d line */ 
	printf("i/j==%d\n", i/j);                            /* d-1 line */

 	if (i>j) printf("i>j\n"); 				/* e line */ 
	else if (i<j) printf("i<j\n"); 				/* f line */ 
	else printf("i==j\n"); 					/* g line */ 

	(i>j) ? printf("i>j\n") : ((i<j) ? printf("i<j\n") : printf("i==j\n"));   /* h line */ 
} 

(결과)=>Input two numbers : 15 4
             i==15, j==4
             i+j==19
             i-j==11
             i*j==60
             i/j==3.750000
             i/j==3
             i>j
             i>j

4-2. 연산자

C 의 연산자는 크게 나누어 산술 연산자, 관계 연산자, 상등연산자, 논리 연산자로 나뉜다. 프로그램 맛보기 2에서 a, b, c, d, d-1 line은 덧셈, 뺄셈, 곱셈, 나눗셈을 나타낸 것이다.

+(양의 부호)   -(음의 부호)   ++   -- 

*   /   % 

+   -

<    <=    >    >=

==    !=

&&    ||

* 결합순서 : 같은 우선순위를 가진 연산자들이 계산을 할 때의 방향(direction)을 말한다.

a) 산술 연산자

* 사칙 연산자 : 덧셈(+), 뺄셈(-), 곱셈(*), 나눗셈(/)

* 나머지 연산자 : 나머지 연산자(%)

- 두 개의 정수형의 나눗셈에서 나머지를 구하는 연산자

* 부호 연산자 : 양수 연산자(+), 음수 연산자(-)

- 피연산자(Operand) 한 개에 적용되어 부호를 바꾸어 준다.

* 증감 연산자 : 증가 연산자(++), 감소 연산자(--)

- 피연산자를 하나만 취하는 단항 연산자이며, 피연산자의 값을 하나 증가시키거나 감소시킨다.

연산자가 붙는 위치에 따라 변수 앞에 붙으면 전위형, 뒤에 붙으면 후위형이라 한다.

b) 관계 연산자

관계 연산자에는 위의 표에 나온 것처럼 4가지가 있고, 피연산자로 수식(expression)을 취하며 정수형 값인 0이나 1을 가진다. 가령 a<b 인 수식을 예로 들어보자. 만약 a<b 가 참(true)이면 수식은 1의 값을 가지며, 거짓(false) 이면 0의 정수값을 가진다. (e, f line 참조)

c) 상등 연산자

상등 연산자도 두 개의 수식에서 작용을 하며 0이나 1의 값을 만드는 이항(binary) 연산자이다. a == b 라는 예에서 수식 a와 b가 서로 같으면 참(1의 값)이 되고, 다르면 거짓(0의 값)이 된다. a != b 는 수식 a와 b가 서로 다르면 참이 된다.

* 참고로 다음 두 식은 서로 동일하다.

a != b <=> !(a == b)

d) 논리 연산자

* 논리 부정 (!) - NOT

- 수식이 0의 값을 가지고 있을 때, 논리 부정을 시키면 1이 되고, 반대로 0이 아닌 값을 가지

고 있을 때, 이 연산자를 사용하면 0이 된다.

* 논리 곱(&&) - AND

* 논리 합(||) - OR

* C에는 논리 XOR 연산자가 없다. 그렇지만 비트 XOR 연산자를 사용하면 간단하게 논리 XOR 연산자를 구현할 수가 있다. 만약 수식 op1과 op2가 0과 1만의 값을 가진다면 다음과 같이 하 면 된다.

if ((op1)^(op2)) ......

만약 op1과 op2가 0과 1 이외의 값을 가질지도 모른다면 다음과 같이 한다.

if ((op1)!=0 ^ (op2)!=0) .......

* short circuit 기능

- C에서 논리식은 결합순서로 보아서 왼쪽에서 오른쪽으로(--->) 평가된다. 이 때 && 연산자 좌변의 수식이 논리적으로 이미 거짓을 경우에는 우변을 아예 평가하지 않는다. 또한, || 연산자 좌변의 수식이 논리적으로 참일 경우에도 우변의 수식을 평가하지 않는다.

e) 대입 연산자

* 대입 연산자(=)는 우변의 수식의 값을 좌변의 변수(또는 대입가능한 모든 것)에 대입하는 연산자이다. 결합순서는 <--- 이다.

   first = 0; 

   second = 0;  

   third = 0;

   <=>   

   third = second = first = 0;   

   a = 0; 

   b = a+1;

   c = b+2;        

    <=>    

   c = (b = (a = 0) + 1) + 2;        

* C에는 op= 과 같은 형태의 대입 연산자가 있는데, op 가 될 수 있는 연산자는 아래와 같이 산술 연산자와 비트 연산자(단항 연산자 ~만 제외) 10개이다.

+    -    *    /    %    <<    >>    &    ^    | 

a = a + 2;                         a += 2; 

test = test / 3;      <=>      test /= 3; 

j= j % 8;                           j %= 8; 

f) 캐스트 연산자

d line과 d-1 line을 비교해 보자. i, j 는 모두 정수형이다. C는 정수끼리 나눗셈을 하여 나머지가 생기더라도 실수가 되지않고 정수가 되어버린다. 그것은 C가 소수점 이하는 반올림하지 않고 과감히 잘라버리기 때문이다. 따라서,

5. / 4 는 1.25 이고, 1. / 2 는 .5 이며,

5. / 4 도 1.25 이고, 1. / 2. 도 .5 이지만,

5 / 4 는 1 이고, 1 / 2 는 0 이다.

위의 예를 포함하는 모든 사칙연산에서 주의할 점은 피연산자 둘 중에 어느 하나라도 double 형이면 다른 하나의 피연산자는 그 데이터형이 무엇이든 간에 double 형으로 자동 변환된다.

d-1 line은 결과가 정수형으로 나왔지만, d line은 변수 i, j 모두 정수형이지만 결과는 float 형으로 나왔다. 이것은 변수 i, j 앞에 (float)라는 캐스트 연산자를 덧붙였기 때문이다. 이처럼 처음에 정의한 데이터형과 다른 데이터형으로 사용할 필요가 있을 때 캐스트 연산자를 이용한다. 이때 변수 i와 j는 임시로 형변환이 일어난 것이기 때문에 변수의 값이나 형 자체는 변하지 않는다. C의 캐스트 연산자는 모든 데이터형간의 형변환이 가능하고 심지어는 포인터형간의 형변환도 가능하다.

g) 조건 연산자 (expr1 ? expr2 : expr3)

             if (a>b) max = a;       <=>       max = (a>b) ? a : b 

             else max = b; 

if-else 문은 제어문의 일종이며, if 다음의 조건이 참이면 조건 다음의 문장을 실행하고 거짓이면 else 다음의 문장을 실행한다. else문은 뒤에 계속 덧붙일 수 있다.

조건 연산자는 if-else 문과 같은 역할을 하는 연산자이며, 피연산자를 3개나 취한다. expr1이라는 조건이 참이면 expr2식을 실행하고 거짓이면 expr3식을 실행한다.

위의 프로그램 맛보기2 에서도 e, f, g line과 h line은 같은 식이며, 이때 h line은 조건수식이 중첩되어 있는 형태이다. 가급적이면 조건수식을 중첩하지 않는 것이 좋은데, 이는 수식이 중첩되어 있으면 결합순서(。--)에 있어서 그 결과를 예측하기가 곤란해지기 때문이다. 위의 h line 처럼 결과를 예측하기 쉽고 결합순서에 관계없이 같은 결과가 나오면 상관없지만, 조건수식이 중첩되는 경우가 있다면, 괄호가 필요없는 경우라도 알아보기 편하게 괄호를 해주는 것이 좋다. 실제로 h line이 어떻게 전개되는지 살펴보면 i==15, j==4 였으므로

(i>j) ? printf("i>j\n") : (i<j) ? printf("i<j\n") : printf("i==j\n");

(i>j) ? printf("i>j\n") : printf("i==j\n");

결과는 (i>j) 가 참이므로 printf("i>j\n"); 가 실행된다.

h) 쉼표 연산자

쉼표 연산자는 , 로 분리되는 수식들을 결합순서에 따라서 가장 왼쪽의 수식부터 차례차례 평가하며, 가장 오른쪽 수식의 값을 쉼표 연산식의 결과값으로 취한다.

void main() 

{ 

	int a, b, c, d; 

	d = ( a=5, b=3, c=4 );              /* 가장 오른쪽 값인 4가 d에 대입된다. */ 

	printf("%d %d %d %d\n", a, b, c, d); 

} 

(결과) =>5 3 4 4 

쉼표 연산자의 용도는 대개 2가지로 나뉜다.

① for 순환문의 루프 제어변수가 두 개 이상일 때

② 두 개의 대입식을 하나의 수식으로 압축하고 싶을 때

void main() 	/* ② 의 예 */ 

{ 

	int x, y; 

	x = (y = 0, y + 5); 

	printf("x = %d y = %d\n", x, y); 

} 

(결과) =>x = 5 y = 0 

위의 예에서 쉼표 연산자에 의해 대입식 y=0 이 먼저 평가되고 ,다음에 산술식 y+5 가 평가되어 쉼표 연산식은 y+5 == 0+5 == 5 라는 값을 가지게 된다.

i) bit 연산자

* 1의 보수 ( ~ )

- ~ 연산자는 흔히 보수 연산자라고 부른다. 그런데 엄밀하게 보수에 대해서 이야기하면 일의 보수를 말한다. 1의 보수라는 것은 2진수에서 1은 0으로, 0은 1로 반전시키는 것을 말한다.

	예)    int a = 7; =(2진수로 고치면)=> 00000000 00000111 

	         ~a == 11111111 11111000        /* a의 1의 보수 */ 

* 2의 보수

- 컴퓨터의 연산은 사실 2의 보수를 사용한다. 2의 보수는 1의 보수에 1만 더하면 된다.

2의 보수를 사용하는 컴퓨터는 이 연산을 사용해서 음수가 아닌 수를 음수로 바꾸는 기능도 한다. 위의 예에서 a의 2의 보수는 11111111 11111001 (== -7 ) 이 된다.

* 비트 논리 연산자

- 비트 연산자인 & ^ | 는 이진표현에서 사용된다. 2개의 피연산자를 필요로 하는데, 각각에 대하여 비트별로 기능을 한다.

* 좌우측 shift 연산자

- shift 연산자는 변수에 있는 모든 비트들을 우측이나 좌측으로 이동시킨다. 일반적인 형태의 shift 연산자의 쓰임새는 다음과 같다.

변수 >> 오른쪽으로 이동시킬 변수의 개수

변수 << 왼쪽으로 이동시킬 변수의 개수

빠져나간 비트는 없어지므로, 새로 들어오는 쪽은 0으로 채워진다. 주의할 점은 빠져나간 비

트가 다시 반대쪽으로 들어오지 않는다는 점이다. 아래의 표에서 보면 왼쪽으로 shift 시키면

2를 곱한 결과가 되고, 오른쪽으로 shift 시키면 2로 나눈 결과가 된다는 것을 알 수 있다.

shift 연산자를 쓸때 조심해야 할 것이 있다. 변수의 형에 따라 오른쪽 shift 연산자가 원하는 결과를 만들지 않는 경우가 있기 때문이다. 설명하자면 변수의 형이 어떠냐에 따라 사인비트의 이동에 차이가 있을 수 있다는 것이다. 즉, unsigned 형으로 선언된 변수의 사인비트가 1로 되어있을 때 오른쪽으로 shift 시키면 그냥 혼자 이동하지만, int 형으로 선언된 변수와 같은 경우는 계속 사인비트를 1로 유지하면서 이동을 시킨다. 또 마찬가지로 부호가 있는 형의 왼쪽 shift 연산의 경우 부호가 바뀌는 수도 있다. 그래서 shift 연산자는 가급적 부호없는 형의 데이터형에만 쓰도록 한다.

j) sizeof 연산자

C 언어에는 sizeof 라는 단항 연산자가 있어서 어떤 대상물을 지정하면 그것에 할당된 메모리 크기를 알려준다. 그 대상물로는 int 나 float 등의 데이터형이 될 수도 있고, a+b 등의 수식이 될 수도 있다. 일반적인 사용법은 다음과 같다.

sizeof 수식 또는 sizeof(데이터형)

데이터형의 크기를 알고 싶으면 괄호를 반드시 써야하지만, 수식인 경우에는 괄호를 써도 되고 안써도 된다. 참고로 이 연산자가 리턴하는 형은 unsigned 형이다.

    ( )     [ ]     ->     . 

   !    ~    ++    --    -    +    (type)    *    &    sizeof 

    *     /     % 

    +     - 

    <<     >> 

    <     <=     >     >= 

    ==     != 

    & 

    ^ 

    | 

    && 

    || 

    ? : 

    =     op= 

    ,

        --> 

  <-- 

        --> 

        --> 

        --> 

        --> 

        --> 

        --> 

        --> 

        --> 

        --> 

        --> 

  <-- 

  <-- 

        -->

* 순위 1 : ->(구조체 포인터 연산자) .(구조체 연산자)

* 순위 2 : ~(1의 보수 연산자) - +(부호 연산자) *(간접지정 연산자) &(번지 연산자)

* 순위 3, 4 : * / % + -(산술 연산자)

* 순위 8 : & (비트 AND 연산자)

* 순위 9 : ^ (비트 XOR 연산자)

* 순위 10 : | (비트 OR 연산자)

* 순위 11 : && (논리 AND 연산자 - 논리곱)

* 순위 12 : || (논리 OR 연산자 - 논리합)

* 순위 15 : , (쉼표 연산자)