연산자 II
비트 연산자(Bitwise operators)
컴퓨터 연산은 2진법에 의해 진행됩니다. 데이터가 입력되면 2진수로 변환되고 그 결과는 메모리에 한 개(1비트)당 0 또는 1로 저장 됩니다. 입력된 두 데이터의 연산은 다음의 순서로 이루어집니다.
- 2진수로 변환
- 동일한 위치에 저장된 값들 사이에 비트단위로 연산
예를 들어 십진수 2와 10의 경우 2진수로 b0010, b1010이 됩니다. 두수의 각 비트의 연산은 표 1과 같습니다.
| 십진수 | 이진수 | |||
|---|---|---|---|---|
| 2 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 10 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| (+)12 | 1 | 1 | 0 | 0 |
비트로 표현된 객체 또는 객체들 사이에 연산은 표 2에 소개한 연산자를 사용합니다. 비트 연산을 위해서는 이진수로 전환이 필요하며 음의 이진수로의 변환을 위해서는 보수법을 적용합니다.
| 연산자 | 의미 | |||
|---|---|---|---|---|
| x & y | 비트 단위로 AND | |||
| x | y | 비트 단위로 OR | |||
| ~x | 비트 단위로 NOT, 1의 보수(complement) | |||
| x^y | 비트 단위로 XOR (다른 값: True(1), 같은 값: False(0)) |
|||
| x >> a | 객체 x를 오른쪽으로 a 비트 이동 | |||
| x << a | 객체 x를 왼쪽으로 a 비트 이동 | |||
표 1에서 나타낸 것과 같이 표 2에서 소개한 비트연산자 역시 동일한 위치의 비트 사이에서 연산이 이루어집니다.
x=2 y=10 print(bin(x))
0b10
print(bin(y))
0b1010
x & y
2
x | y
10
x^y
8
위 두 연산의 과정은 다음과 같습니다.
| x = | 0(F) | 0(F) | 1(T) | 0(F) | ⇒ 2 |
| y = | 1(T) | 0(F) | 1(T) | 0(F) | ⇒ 10 |
| & : | 0 | 0 | 1 | 0 | ⇒ 2 |
| | = | 1 | 0 | 1 | 0 | ⇒ 10 |
| x^y = | 1 | 0 | 0 | 0 | ⇒ 8 |
연산자 ~는 각 비트 값의 반전입니다. 위 x의 반전(1의 보수)는 다음과 같습니다.
| 0 | 0 | 1 | 0 | |
| not x(~x) ⇒ | 1 | 1 | 0 | 1 |
위 반전된 값은 최왼쪽 비트가 1이므로 음수를 나타냅니다. 그러므로 대응하는 십진수를 확인하기 위해서는 양수로 전환합니다. 양수와 음수의 상호전환은 2의 보수에 의해 결정합니다.
| 1 | 1 | 0 | 1 | ||
| 2의보수 ⇒ | 0 | 0 | 1 | 1 | ⇒ 3 |
| ∴ 1101(2) = -3(10) | |||||
~x
-3
bin(~0b10)
'-0b11'
비트의 수를 왼쪽, 오른쪽으로 이동하여 수의 변화를 일으킬수 있습니다. 다음은 오른쪽과 왼쪽으로 각 1비트와 2비트를 이동시킨 과정입니다.
| x ⇒ | 0 | 0 | 1 | 0 | |
| 오른쪽 1비트이동: >>1 ⇒ | 0 | 0 | 0 | 1 | ⇒ 1 |
| 왼쪽 2비트이동: <<2 ⇒ | 1 | 0 | 0 | 0 | ⇒ 8 |
x>>1
1
x<<2
8
특수한 연산자
재할당연산자
위에서 소개한 다양한 연산의 결과를 피연산자 객체에 다시 할당하기 위해 사용합니다(표 3).
| 연산자 | x = 5 | x += 5 | x -= 5 | x *= 5 | x /= 5 |
|---|---|---|---|---|---|
| 의미 | x = 5 | x = x+5 | x = x-5 | x = x*5 | x = x/5 |
| 연산자 | x %= 5 | x //= 5 | x **= 5 | x &= 5 | x |= 5 |
| 의미 | x = x%5 | x = x//5 | x = x**5 | x = x & 5 | x = x | 5 |
| 연산자 | x ^= 5 | x >>= 5 | x <<= 5 | ||
| 의미 | x = x^5 | x = x>>5 | x = x<<5 |
x=5 x+=5 x
10
x//=5 x
2
x|=5 x
7
| x = | 0 | 0 | 1 | 0 | |
| 5 = | 0 | 1 | 0 | 1 | |
| | ⇒ | 0 | 1 | 1 | 1 | = 7 |
다중할당
파이썬에서는 여러가지 객체에 값들을 동시에 할당할 수 있습니다.
a, b, c=1, 2, 3 (a, b, c)
(1, 2, 3)
a, b, c=b, c, a+b+c (a, b, c)
(2, 3, 6)
위코드의 다중할당은 다음과 같이 순차적으로 실행할 수 있습니다.
a, b, c=1, 2, 3 a, b, c=b, c, a+b+c (a, b, c)
(2, 3, 6)
in, is 연산자
객체들의 참조위치의 동일성 여부를 확인하기 위해 연산자 is를 적용할 수 있습니다. 또한 여러 요소들로 구성된 객체의 경우 각 요소와 객체의 소유 관계를 나타내기 위해 연산자 in을 사용합니다. 표 4는 이 두 연산자에 대해 소개하고 있습니다.
| 연산자 | 의미 | |||
|---|---|---|---|---|
| x is not y | x,y가 동일하면 False | |||
| x is y | x,y가 동일하면 True | |||
| x in y | x가 y의 원소이면 True | |||
| x not in y | x가 y의 원소가 아니면 True | |||
x='python' y='python practice' x is y
False
x is not y
True
x=[1,2, 'apple', 7] 'apple' in x
True
10 in x
False
7 not in x
False
가변연산자('*')
객체의 참조는 일대일로 이루어집니다. 다음 코드는 다중할당을 실행하는 것으로 객체 a, b는 순차적으로 각 값 1과 2를 참조합니다. 나머지 두 개 3과 4를 할당받는 객체 두 개가 필요하지만 연산자 asterik(*)과 연결된 객체 c는 이 두 값을 모두 참조할 수 있습니다. 이 연산자를 가변연산자, 그 대상을 가변객체라고 합니다.
a, b, *c=1,2,3,4 print(a) print(b) print(c)
1 2 [3, 4]
위 코드에서 *c는 a와 b에 할당받고 남은 요소들을 모두 할당받습니다. 위와 반대로 할당되는 값이 부족한 경우 객체 가변 객체인 c에는 할당될 데이터가 없는 상태이므로 빈 객체가 생성됩니다. 다시 말하면 가변객체가 참조할 수 있는 객체의 크기는 코드의 실행 중에 결정되므로 일대일로 참조하는 객체들의 실행이 완료된 다음에 가변객체가 할당이 이루어 집니다.
a, b, *c=1,2 print(a) print(b) print(c)
1 2 []
위와 같은 상황으로 가변 객체를 c에서 b로 변경하면 가변객체인 b의 실행은 a, c의 할당이 이루어진 후에 실행됩니다. 그러나 b에 할당할 값이 없는 상태이므로 빈 객체가 됩니다.
a, *b, c=1,2 print(a) print(b) print(c)
1 [] 2
a, *b, c=1,2,3,4 print(a) print(b) print(c)
1 [2,3] 4
위 코드 결과와 같이 연산자 *와 연결된 객체의 크기는 가변적입니다. 위 결과들로부터 할당하기 위한 값의 수가 객체의 수보다 많을 경우 할당 순서가 지켜집니다. 그러나 값의 수가 작을 경우 가변객체에 할당은 이루어지지 않습니다. 이 순서의 혼동 때문에 일반적으로 가변객체는 순서상 마지막에 입력됩니다.