Arithmetic operators (*, /, %)
Peponi │ 12/18/2024 │ 7m
Arithmetic operators (*, /, %)
Peponi
1. Introduction
산술 연산자 중 *, /, % 연산자는 정수, 부동 소수점 형식을 지원한다. 정수 형식은 int, uint, long, ulong 형식으로 정의되며, 피연산자가 다른 정수 형식인 (int보다 작은 데이터형) 경우 연산 결과는 int 형식으로 변환된다. 피연산자가 정수 또는 부동 소수점 형식인 경우에는 값을 포함할 수 있는 가장 가까운 형식으로 변환된다.
복합 할당 식의 결과 형식은 왼쪽 피연산자의 형식이다.
2. Multiplication operator
* 연산자는 피연산자의 곱을 계산한다.
var a = 3 * 4;
var b = 2 * 2.2;
var c = 2.1f * 3.4d;
Console.WriteLine(a.GetType());
Console.WriteLine(a);
Console.WriteLine(b.GetType());
Console.WriteLine(b);
Console.WriteLine(c.GetType());
Console.WriteLine(c);
/* output:
System.Int32
12
System.Double
4.4
System.Double
7.139999675750732
*/3. Division operator
/ 연산자는 왼쪽 피연산자를 오른쪽 피연산자로 나눈다.
3.1. 정수
정수 형식의 나눗셈을 하는 경우 결과는 정수 형식으로 표현되며, 소수점 단위의 나머지는 버림 처리된다.
var a = 7 / 4;
Console.WriteLine(a.GetType());
Console.WriteLine(a);
/* output:
System.Int32
1
*/0으로 나누기를 시도하는 경우 DivideByZeroException이 발생한다.
var a = 7;
var b = 0;
var c = a / b;
/* output:
Unhandled exception. System.DivideByZeroException: Attempted to divide by zero.
*/3.2. 부동 소수점
부동 소수점 형식의 나눗셈을 하는 경우 결과는 부동 소수점 형식으로 표현된다.
var a = 6.5f / 3.1d;
Console.WriteLine(a.GetType());
Console.WriteLine(a);
/* output:
System.Double
2.096774193548387
*/피연산자 중 decimal 형식이 있으면 암시적 변환이 불가하기 때문에 캐스팅이 필요하다.
var a = 6.5f / (decimal)3.1d;
Console.WriteLine(a.GetType());
Console.WriteLine(a);
/* output:
System.Decimal
2.0967741935483870967741935484
*/0으로 나누기를 시도하는 경우 double.NegativeInfinity, double.PositiveInfinity, double.NaN 중 하나를 경우에 따라 반환한다.
double doubleNeg = -9E307;
double doublePos = 9E307;
double doubleZero = 0;
double div = 0;
Console.WriteLine(doubleNeg / div);
Console.WriteLine(doublePos / div);
Console.WriteLine(doubleZero / div);
/* output:
-∞
∞
NaN
*/3.3. 나눗셈 오차
연산 결과는 정확하지 않을 수 있는데, 이는 주어진 값의 2진수 표현이 무한소수인 경우가 있기 때문이다. 컴퓨터에서 소수부에 대한 2진수 표현은 형태의 수에 대해 정확하게 가능하며, 0.1, 0.2, 0.3 등의 소수에 대해서는 정확하게 처리하지 못한다.
var a = 0.1 + 0.2;
var b = 1.5 + 0.5;
Console.WriteLine(a == 0.3);
Console.WriteLine(a);
Console.WriteLine(b == 2);
Console.WriteLine(b);
/* output:
False
0.30000000000000004
True
2
*/NOTE
.NET의 double 및 float 형식은 IEC 60559:1989(IEEE 754, Wikipedia)를 준수한다.
4. Remainder operator
% 연산자는 왼쪽 피연산자를 오른쪽 피연산자로 나눈 후 나머지를 반환한다. 피연산자 중 decimal 형식이 포함된 경우에는 암시적 변환이 불가하기 때문에 캐스팅이 필요하다.
var a = 10 % 7;
var b = 10.1 % 7.2;
var c = 10.3m % (decimal)7.4;
Console.WriteLine(a.GetType());
Console.WriteLine(a);
Console.WriteLine(b.GetType());
Console.WriteLine(b);
Console.WriteLine(c.GetType());
Console.WriteLine(c);
/* output:
System.Int32
3
System.Double
2.8999999999999995
System.Decimal
2.9
*/IMPORTANT
.NET의 % 연산 수행은 IEEE 754 사양과는 다르다고 한다. IEEE 754를 준수하는 연산이 필요한 경우 Math.IEEERemainder를 사용한다. (부동 소수점 나머지 - MSDN)
5. 산술 오버플로
숫자 형식은 각각 표현 가능한 범위가 있는데, 이 범위를 넘어서면 발생한다. 기본적으로 산술 연산은 unchecked 컨텍스트에서 수행하며, 정수와 부동 소수점의 오버플로는 다르게 동작한다.
정수의 경우 checked 컨텍스트로 지정하면 OverflowException이 발생하게 된다. unchecked 컨텍스트에서 연산 수행 시에는 결과값에서 상위 비트를 버린다.
var int1 = int.MaxValue;
var int2 = 5;
var a = int1 * int2;
Console.WriteLine(a);
checked
{
a = int1 * int2;
Console.WriteLine(a);
}
/* output:
2147483643
Unhandled exception. System.OverflowException: Arithmetic operation resulted in an overflow.
*/부동 소수점의 경우 예외를 발생시키지 않는 대신 double.NegativeInfinity, double.PositiveInfinity 중 하나를 경우에 따라 반환한다.
double doubleNeg = -9E307;
double doublePos = 9E307;
double mul = 9E100;
Console.WriteLine(doubleNeg * mul);
Console.WriteLine(doublePos * mul);
/* output:
-∞
∞
*/6. 할당 연산자
할당 연산자 *=, /=, %= 는 연산과 동시에 할당이 가능해지는 복합 할당 식을 가능하게 한다.
다음 두 식은 동일한 연산을 수행한다. (byte 연산 시 int로 변환되어 X = X * Y;는 실제로는 수행할 수 없는 코드이다.)
byte X = 254;
byte Y = 3;
X = X * Y;
X *= Y;연산은 동일하지만 캐스팅이 다르게 되는데, 위의 예제를 조금 더 자세히 풀어보면 아래와 같다.
byte X = 254;
byte Y = 3;
X = (int)X * (int)Y;
X = (byte)((int)X * (int)Y);이런 캐스팅의 특성으로 인해 의도치 않은 계산의 결과가 일어날 수 있다.
byte X = 254;
byte Y = 3;
var Z = X * Y;
Console.WriteLine(Z.GetType());
Console.WriteLine(Z);
X *= Y;
Console.WriteLine(X.GetType());
Console.WriteLine(X);
/* output:
System.Int32
762
System.Byte
250
*/WARNING
새로운 값 Z는 int 형식이므로 762를 출력한다. 반면, byte 형식의 최대값은 255 (FF) 이기 때문에 X의 값은 250이 된다. (762 (0010_1111_1010)의 상위 비트 버림 : 250 (1111_1010))
코드 양을 줄이기 위해 축약형 표현을 사용하는 경우가 많은데, 연산을 하는 경우에는 주의가 필요하다.