[Kotlin] 코틀린에서 사용하는 연산자 알아보기(2)

앞선 포스팅에서는 코틀린에서 사용하는 연산자들에 대해서 알아보았습니다.

2022.05.10 - [쿤즈 Dev/Kotlin] - [Kotlin] 코틀린에서 사용하는 연산자 알아보기(1)

[Kotlin] 코틀린에서 사용하는 연산자 알아보기(1)

연산자들중 다루지 않은 하나가 있습니다. 바로 비트연산자입니다.

이번 포스팅에서는 연산자의 마지막인 비트연산자에 대해서 알아보도로 하겠습니다.

---

비트 연산자

비트는 데이터를 저장하는 최소 단위를 의미합니다. 컴퓨터는 이진수를 해석하는 기계죠. 이때 이진수를 연산할 수 있는 연산자가 바로 비트연산자입니다. 그래서 0과 1을 처리하는데 사용합니다.

 

비트연산자는 자주 사용되지는 않습니다. 기계어를 다루거나 IoT기기, 혹은 암호화 프로그래밍을 할때 주로 다루게 되지만 알아둘 필요는 있습니다.

---

이진수 나타내기

비트 연산자를 알기 위해서는 이진수는 필수로 알아야합니다. 우리는 10진수를 사용하기 때문에 0~9까지의 수를 이용해서 계산합니다. 그리고 10이 되는순간 자리가 하나 올라가는 것이죠. 마찬가지로 2진수는 2가 되는순간 자리가 하나 올라가는 것입니다. 예를 들어볼게요

 

1 = 1

2 = 10, 2진수에서 2가 나올 순 없습니다. 그래서 자리가 하나 올라가는 것입니다.

3 = 11

4 = 110, 3을 나타내는 11에서 1을 더하면 12가 되고 자리가 올라갑니다. 그럼 20이 되겠죠. 그런데 또 2가 나오네요. 다시 자리를 올려줍니다. 그래서 110이 되는 것입니다.

 

그렇다면 32비트 컴퓨터는 1을 어떻게 표현할까요? 총 32개의 자리를 표현 할 수 있다는 이야기이며 각 자리를 비트라 합니다.

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 = 1

---

비트 이동(Shift)

이번에는 비트의 이동을 알아볼게요. 비트 이동은 자리를 이동시키는 것입니다. 위에서 본 32비트 컴퓨터에서 1이라는 값에서 왼쪽으로 2만큼 비트를 이동하면 어떻게될까요?

0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0100 = 4

결과는 4가 됩니다. 그렇다면 가장 왼쪽으로 비트를 이동시키면 어떤 값일까요?

1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 = -2^31

컴퓨터에서 가장 왼쪽은 최상위 비트라고 하며 부호를 나타냅니다. 그렇다면 가장 큰 값은 무엇일까요?

0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 = 2^31 - 1

비트 연산자를 알면 최대 최소값도 쉽게 알 수 있습니다.

---

비트 연산자

비트 연산을 하기 위해서 사용하는 비트연산자가 있습니다. 비트를 이동시키는 연산, and, or, xor, inv 연산이 있습니다. 

연산자	설명
shl	shift left 의 의미로 왼쪽으로 비트 이동
shr	shift right 의 의미로 오른쪽으로 비트 이동
ushr	unsigned shift right의 의미로 부호없이 오른쪽으로 비트 이동
and	비트 논리 곱
or	비트 논리 합
xor	비트 exclusive or 배타적 연산
inv	비트 전체 뒤집음

예를 들어서 알아볼게요.

package `02`

fun main(args: Array<String>) {
    val num1: Int = 16 // 0001 0000
    val num2: Int = 27 // 0001 1011

    // 0010 0000
    println("num1 shl 1 = ${num1 shl 1}")
    // 0000 0100
    println("num1 shr 2 = ${num1 shr 2}")
    // 0000 0100
    println("num1 ushr 2 = ${num1 ushr 2}")
    // 0001 0000
    println("num1 and num2 = ${num1 and num2}")
    // 0001 1011
    println("num1 or num2 = ${num1 or num2}")
    // 0000 1011
    println("num1 xor num2 = ${num1 xor num2}")
    // 1110 0100
    println("num2 inv = ${num2.inv()}")
}

shl, shr 연산은 위에서 설명한것과 같이 비트를 이동하는 연산입니다.

and 연산은 두 비트가 동일한 비트에서만 1이 되는 연산입니다.

or 연산은 두 비트중 하나만 1이 되도 1이되는 연산입니다.

xor는 두 비트가 달라야만 1이 되는 연산입니다.

inv 연산은 비트 전체를 반대로 바꿔주는 연산입니다.

 

이러한 연산들이 왜 필요할까요? 컴퓨터는 비트연산을 할때 속도가 가장 빠릅니다. 예를들어서 16*2 라는 연산을 하는 것보다 16 shl 1을 하는 연산이 더 빠른 것이죠.

---

지금까지 코틀린의 연산자 두 번째로 비트 연산자에 대해서 알아보았습니다. 비트 연산자는 자주 사용하는 건 아니지만 알아두면 연산에 필요할때 사용 할 수 있는 부분들이 많이 있습니다. 도움이 되셨으면 합니다. 이상입니다.