[Java] 비트 연산자(Bitwise Operator)

1. 비트 연산자란?

비트 연산(bitwise operation)은 한 개 혹은 두 개의 이진수에 대해 비트 단위로 적용되는 연산입니다

처음 비트 연산을 접하게 되면 "곱셈, 나눗셈을 사용하면 되지 이걸 왜 사용하나?"라는 의문이 들 수 있겠지만

비트연산은 곱셈, 나눗셈 연산자보다 실행속도가 빠르고 메모리 사용량이 적어 실무에서 자주 사용된다고 합니다.

그리고 이미지 및 영상처리에도 사용된다고 합니다.

 

2. 비트연산자(&, |, ^, ~)

1. & (AND 연산자) - 피연산자의 양쪽 비트값이 모두 1이여야만 1을 결과로 얻는다. 그 외에는 0을 얻는다.
2. | (OR 연산자)-  피연산자의 비트값 중 한쪽의 값만 1이여도 1을 결과로 얻는다. 모두 0일 경우 0을 얻는다.
3. ^(XOR 연산자) - 피연산자의 비트값이 모두 다를 때만 1을 얻는다. 같을 경우 0을 얻는다.
4. ~ (반전 연산자) - 피연산자의 비트 값을 0은 1로, 1은 0으로 바꾼다.

<example>

- & (AND 연산자)

System.out.println(a & b);

a	0	1	1	0	1	1	0	0	= 108
b	0	1	0	1	0	1	0	1	= 85
결과	0	1	0	0	0	1	0	0	= 68

AND 연산 활용1 :

화면을 좀 더 시원하게, 푸르스름하게 만들고싶다.

빨랑이나 초록을 약화(&)시키면 된다.

=> 다음과 같이 한 개의 점이 있다.

pixel = 10001100 10010010 10101100 (변경전 색)

pixel & 11011011 11011011 11111111 연산(빨강색과 초록색을 약화시키기)

=> 10001000 10010000 10101100 (변경된 색)

 

AND 연산 활용2 :

System.out.println((57 & 0x1) == 0 ? "짝수" : "홀수");

- | (OR 연산자)

System.out.println(a | b);

a	0	1	1	0	1	1	0	0	= 108
b	0	1	0	1	0	1	0	1	= 85
결과	0	1	1	1	1	1	0	1	= 125

OR 연산 활용:

화면을 좀 더 엔틱하게 누렇게 표현하고 싶다.

=> 방법: 노란색 계통을 강화한다.

즉, 빨랑, 초록 빛을 강화하면 된다.

=> 다음과 같이 한 개의 점이 있다. 

pixel =  10001100 10010010 10101100 (변경전 색)

 

a | 10010010 01001001 00000000 를 연산한다.

 

- ^(XOR 연산자)

System.out.println(a ^ b);

a	0	1	1	0	1	1	0	0	= 108
b	0	1	0	1	0	1	0	1	= 85
결과	0	0	1	1	1	0	0	1	= 57

 

 

- ~ (반전 연산자)

System.out.println(~a);

a	0	0	0	1	1	0	0	1
결과	1	1	1	0	0	1	1	0

 

---

2. 쉬프트 연산자(<<, >>, >>>)

1. x << y - 정수 x의 각 비트값을 y 만큼 왼쪽으로 이동시킨다(빈자리는 0으로 채워짐)
2. x >> y - 정수 x의 각 비트값을 y 만큼 오른쪽으로 이동시킨다(빈자리 최상위 부호비트와 같은값으로 채워짐)
3. x >>> y - 정수 x의 각 비트값을 y 만큼 왼쪽으로 이동시킨다(빈자리는 0으로 채워짐)

2-1

00001000(10진수로 8)을 기준으로 한다.

0

0

0

0

1

0

0

0

 

8 << 1

0

0

0

1

0

0

0

0

 

8 >> 1

0

0

0

0

0

1

0

0

 

8 >>> 1

0

0

0

0

0

1

0

0

 

2-2

11111000(10진수로 -8)을 기준으로 한다.

1

1

1

1

1

0

0

0

 

-8 << 2

1

1

1

0

0

0

0

0

 

-8 >> 2

1

1

1

1

1

1

1

0

 

-8 >>> 2

0

0

1

1

1

1

1

0

 

 

정리

1. x >> n: 2의 n제곱을 주어진 양수(x)에 곱해준 값과 같다.
   
   •  
   • 음수의 경우 양수로 바뀔수 있다...(주의)
2. x << n: x를 2의 n제곱으로 나눈값과 같다
   • 소수점이 있는 경우 그 수 보다 작은 바로 밑 정수 값이 된다.

 

 

---

3. 응용