쉬프트 연산

쉬프트 연산

이 문서에서는 쉬프트(Shift) 연산에 대해서 다룬다.

쉬프트 연산이란

쉬프트 연산은 일상 생활에서 흔히 볼 수 있는 연산은 아니다. 비트 수준에서 이루어지는 계산이기 때문에 프로그래밍에서 접하는 것이 일반적이며, 성능이 우수하다.

쉬프트 연산자

쉬프트 연산자의 종류는 다음과 같다.

연산자	사용 예	설명
<<	a << n	a를 n만큼 left shift
>>	a >> n	a를 n만큼 right shift
>>>	a >>> n	a를 n만큼 unsigned right shift

쉬프트 연산 데모 1

import java.lang.*;

public class ShiftOperator1 {
    public static void main(String[] args){
        int a = 7;
        
        int b = a >> 2;
        int c = a << 2;
        int d = a >>> 2;
        
        System.out.println("a = " + a);
        System.out.println("b = " + b);
        System.out.println("c = " + c);
        System.out.println("d = " + d);
    }
}

출력 결과는 다음과 같다.

7
3
14
3

쉬프트 연산을 수행하기 위해서는 숫자를 비트 형태(2진수)로 변환하여 생각해야 한다.

변수	27	26	25	24	23	22	21	20	10진수
a	0	0	0	0	0	1	1	1	7

a를 bit로 바꾸어 보면 위와 같다. 알아보기 쉽도록 실제로 4byte(32bit)이지만 1byte(8bit)로 표기했다.

Left Shift란 각각의 비트를 왼쪽으로 한 칸씩 옮기는 것을 말한다. 범위를 넘어가는(overflow) 데이터는 버림 처리하며 빈칸은 0으로 채운다.

변수	27	26	25	24	23	22	21	20	10진수
a	0	0	0	0	0	1	1	1	7
a << 1	0	0	0	0	1	1	1	0	14

결론적으로 Left Shift를 한 번 수행할 때마다 2배씩 커지는 효과가 발생한다.

Right Shift란 각각의 비트를 오른쪽으로 한 칸씩 옮기는 것을 말한다. 범위를 넘어가는(overflow) 데이터는 버림 처리하며 빈칸은 기존의 자리에 있던 값으로 채운다.

변수	27	26	25	24	23	22	21	20	10진수
a	0	0	0	0	0	1	1	1	7
a >> 1	0	0	0	0	0	0	1	1	3

Unsigned Right Shift는 부호를 고려하지 않고 오른쪽으로 1비트씩 이동하는 것을 말한다. 이는 음수를 예로 들어 설명해야 이해할 수 있다.

변수	27	26	25	24	23	22	21	20
a	1	1	1	1	1	0	0	1
a >> 1	1	1	1	1	1	1	0	0
a >>> 1	0	1	1	1	1	1	0	0

빨강 부분이 right shift와 unsigned right shift의 차이점이다.

계산 결과는 int이므로 int보다 작으면 실제 값이 예상 결과와 다르게 나온다.