비프시프트연산
왼쪽 비트시프트(<<)가 될 때에는 오른쪽에 0이 주어진 개수만큼 추가되고,
오른쪽 비트시프트(>>)가 될 때에는 왼쪽에 0(0 또는 양의 정수인 경우)이나 1(음의 정수인 경우)이 개수만큼 추가되고,
가장 오른쪽에 있는 1비트는 사라진다.
예시
n = 10
print(n<<1) #10을 2배 한 값인 20 이 출력된다.
print(n>>1) #10을 반으로 나눈 값인 5 가 출력된다.
print(n<<2) #10을 4배 한 값인 40 이 출력된다.
print(n>>2) #10을 반으로 나눈 후 다시 반으로 나눈 값인 2 가 출력된다.
정수 10의 2진수 표현은 ... 1010 이다.
10 << 1 을 계산하면 ... 10100 이 된다 이 값은 10진수로 20이다.
10 >> 1 을 계산하면 ... 101 이 된다. 이 값은 10진수로 5이다.
** python에서 실수 값에 대한 비트시프트 연산은 허용되지 않고 오류가 발생한다.
(실수 값도 컴퓨터 내부적으로는 2진수 형태로 저장되고 비트시프트 처리가 될 수 있지만, python 에서는 허용하지 않는다.)
정수 2개(a, b)를 입력받아 a를 2b배 곱한 값으로 출력해보자.
0 <= a <= 10, 0 <= b <= 10
예시
a = 2
b = 10
print(a << b) #210 = 1024 가 출력된다.
입력 된 정수를 비트단위로 참/거짓을 바꾼 후 정수로 출력해보자.
비트단위(bitwise)연산자 ~ 를 붙이면 된다.(~ : tilde, 틸드라고 읽는다.)
** 비트단위(bitwise) 연산자는,
~(bitwise not), &(bitwise and), |(bitwise or), ^(bitwise xor),
<<(bitwise left shift), >>(bitwise right shift)
가 있다.
예를 들어 1이 입력되었을 때 저장되는 1을 32비트 2진수로 표현하면
00000000 00000000 00000000 00000001 이고,
~1은 11111111 11111111 11111111 11111110 가 되는데 이는 -2를 의미한다.
예시
a = 1
print(~a) #-2가 출력된다.
컴퓨터에 저장되는 모든 데이터들은 2진수 형태로 바뀌어 저장된다.
0과 1로만 구성되는 비트단위들로 변환되어 저장되는데,
양의 정수는 2진수 형태로 바뀌어 저장되고, 음의 정수는 "2의 보수 표현"방법으로 저장된다.
양의 정수 5를 32비트로 저장하면,
5의 2진수 형태인 101이 32비트로 만들어져
00000000 00000000 00000000 00000101
로 저장된다.(공백은 보기 편하도록 임의로 분리)
32비트 형의 정수 0은
00000000 00000000 00000000 00000000
그리고 -1은 0에서 1을 더 빼고 32비트만 표시하는 형태로
11111111 11111111 11111111 11111111 로 저장된다.
-2는 -1에서 1을 더 빼면 된다.
11111111 11111111 11111111 11111110 로 저장된다.
이러한 내용을 간단히 표현하면, 정수 n이라고 할 때,
~n = -n - 1
-n = ~n + 1 과 같은 관계로 표현할 수 있다.
이 관계를 그림으로 그려보면 마치 원형으로 수들이 상대적으로 배치된 것과 같다.
예를 들어 3과 5가 입력되었을 때를 살펴보면
3 : 00000000 00000000 00000000 00000011
5 : 00000000 00000000 00000000 00000101
3 & 5 : 00000000 00000000 00000000 00000001
이 된다.
비트단위 and 연산은 두 비트열이 주어졌을 때,
둘 다 1인 부분의 자리만 1로 만들어주는 것과 같다.
이 연산을 이용하면 어떤 비트열의 특정 부분만 모두 0으로도 만들 수 있는데
192.168.0.31 : 11000000.10101000.00000000.00011111
255.255.255.0 : 11111111.11111111.11111111.00000000
두 개의 ip 주소를 & 연산하면
192.168.0.0 : 110000000.10101000.0000000.00000000 을 계산할 수 있다.
실제로 이 계산은 네트워크에 연결되어 있는 두 개의 컴퓨터가 데이터를 주고받기 위해
같은 네트워크에 있는지 아닌지를 판단하는데 사용된다.
이러한 비트단위 연산은 빠른 계산이 필요한 그래픽처리에서
마스크연산(특정 부분을 가리고 출력하는)을 수행하는 데에도 효과적으로 사용된다.
