비트 연산자 : 종류

 비트 연산자의 종류와 연산 방법을 알아봅니다.

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비트 연산자

& (비트 AND, 비트곱)

 비트 AND연산자는 양쪽 피연산자(operand) 모두 참값이어야 1을 반환했던 논리 AND(&&) 연산자와 비슷합니다.

 양쪽 두 값의 동일 위치에 존재하는 비트의 값이 모두 1인 경우에 해당 위치의 비트를 1로 하여 반환합니다.

A	B	연산자	결과
1	0	&	0
1	1		1
0	1		0
0	0		0

 

 이 특성을 이용한 연산 표는 다음과 같습니다.

A	연산자	B	Result
1001	&	1010	1000 (0x08)
1100		0010	0000 (0x00)
1110		1101	1100 (0x0C)

# &의 이름은

앰퍼샌드라고 부릅니다.

앰퍼샌드 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전

| (비트 OR, 비트합)

 비트 AND와 같이 논리 연산자에서 따온 기호로서 논리 OR에서 사용한 파이프(|)를 이용합니다.

 양쪽 두 값의 각 자리 비트 중 하나라도 1이면 해당 자리 비트는 1로 하여 값을 반환합니다.

A	B	연산자	결과
1	0	|	1
1	1		1
0	1		1
0	0		0

 

 이 특성을 이용한 연산 표는 다음과 같습니다.

A	연산자	B	Result
1001	|	1010	1011 (0x0B)
1100		0010	1110 (0x0E)
1110		1101	1111 (0x0F)

# | 기호의 이름은

 특정되지 않았습니다. 파이프, 막대기, 수직선 등 여러 이름으로 불리고 있으니 대표적으로 어떤 이름으로 불린다만 알고 계셔도 좋습니다. 한글 이름 하나, 영어 이름 하나. 이렇게 알아두시는 것이 좋을 것 같습니다. 코드를 작성할 때 알파벳 타이핑을 하다 보니 자연스레 영어 단어를 쓰는 일이 많아지더군요.

~ (비트 NOT, 비트 부정)

 물결 모양의 기호를 사용하는 비트 부정 연산자는 피연산자의 값을 비트를 기준으로 반전시킵니다.

A	연산자	Result
0100 1001	~	1011 0110
0011 0011		1100 1100
0110 1110		1001 0001
1000 1110		0111 0001
1010 0010		0101 1101

 이 연산자는 원하는 위치의 비트를 켜고 끌 때도 이용하게 됩니다.

^ (비트 XOR, 배타적 비트합)

 이 연산자는 따로 논리 연산자[# 즉, 연산자의 양 쪽에 존재하는 피연산자의  평가값(True, False)이 서로 달라야 참을 반환하는 논리 연산자를 말합니다.]가 존재하지 않습니다. 그래서 논리 연산자를 이용하고 싶으면 직접 코드로 구현해야 하지요.

 양쪽 값의 동일 위치 비트가 서로 달라야 해당 위치의 비트가 1로 결정되어 값이 나오게 되는 연산자입니다.

A	B	연산자	결과
1	0	^	1
1	1		0
0	1		1
0	0		0

 

 이 특성을 이용한 연산 표는 다음과 같습니다.

A	연산자	B	Result
1001	^	1010	0011 (0x03)
1100		0010	1110 (0x0E)
1110		1101	0011 (0x03)

 이 특성을 이용한 배타적 논리합 연산자를 만들어보고 싶다면 이 링크를 클릭하세요.

<<, >> (시프트 연산자)

 이 연산자는 해당 위치의 비트를 좌/우로 한 칸씩 밀어버리는 특성을 가지고 있습니다. 말로는 이해가 쉽지 않을 테니 아래 예제를 참고하세요.

 

 이 특성을 이용한 연산 표는 다음과 같습니다.

A (이진수)	B	연산자	Result (이진수)
1 (0000 0001)	1	<< (L-Shift)	2 (0000 0010)
2 (0000 0010)	2		8 (0000 0100)
4 (0000 0100)	1		8 (0000 1000)
8 (0000 1000)	1		16 (0001 0000)
16 (0001 0000)	2		64 (0100 0000)
32 (0010 0000)	1		64 (0100 0000)

 표를 보면 A의 값에 B만큼 2가 곱해지는 것을 알 수 있습니다. L-Shift는 사용에 큰 이해가 필요하지 않습니다. 그러나 R-Shift 연산자( >> )의 경우에는 다릅니다.

 

A (이진수)	B	연산자	Result (이진수)
1 (0000 0001)	1	>> (R-Shift)	0 (0000 0000)
2 (0000 0010)	2		0 (0000 0000)
4 (0000 0100)	1		2 (0000 0010)
8 (0000 1000)	1		4 (0000 0100)
16 (0001 0000)	2		4 (0000 0100)
32 (0010 0000)	1		16 (0001 0000)

 일반적인 연산의 경우에는 위 표와 같이 B의 횟수만큼 ÷2를 진행한 값을 반환합니다. 그러나 음수의 경우에는 CPU 아키텍처에 따라서, 컴파일러의 종류에 따라 예상과는 다른 값을 반환할 수 있습니다. MSVC를 기준으로 하였을 때, 부호 비트(MSB, Most Significant Bit)로 빈 공간을 채웁니다.

 이러한 문제를 해결하기 위해 Shift 연산자를 이용할 때는 부호가 없는 unsigned 자료형을 주로 이용합니다.

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Reference.

Left Shift and Right Shift Operators (>> and <<)

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