CHAPTER 05 연산자

스위프트 연산자는 특정한 문자로 표현한 함수이고 특정 연산자의 역할을 커스텀 할 수 있음
연산자는 연산 되는 값의 수와 연산자의 위치로 구분

분류	설명	예
단항 연산자	피연산자가 1개인 연산자	!A
이항 연산자	피연산자가 2개인 연산자	A + B
삼항 연산자	피연산자가 3개인 연산자	A ? B : C
전위 연산자	연산자가 피연산자 앞에 위치	!A
중위 연산자	연산자가 피연산자 사이에 위치	A + B
후위 연산자	연산자가 피연산자 뒤에 위치	A!

NOTE_ 띄어쓰기 주의

스위프트에서 띄어쓰기에 따라 연산자의 의미가 달라진다.
A! == B와 A !== B는 다르다.

5.1 연산자의 종류

5.1.1 할당 연산자

값을 할당할 때 사용

연산자	부호	설명
할당(대입) 연산자	A = B	A에 B의 값을 할당합니다. 데이터 타입이 맞지 않으면 에러 발생

5.1.2 산술 연산자

수학에서 쓰이는 연산자와 같은 역할

연산자	부호	설명
더하기 연산자	A + B	A와 B를 더한 값을 반환
빼기 연산자	A - B	A와 B를 뺀 값을 반환
곱하기 연산자	A * B	A와 B를 곱한 값을 반환
나누기 연산자	A / B	A와 B를 나눈 값을 반환
나머지 연산자	A % B	A와 B를 나눈 나머지 값을 반환

NOTE_ 부동소수점 나머지 연산

스위프트는 부동소수점 타입의 나머지 연산 지원
let number: Double = 5.0
var result: Double = number.truncatingRemainder(dividingBy: 1.5) // 0.5
result = 12.truncatingRemainder(dividingBy: 2.5) // 2.0

NOTE_ 엄격한 데이터 타입

서로 다른 자료형끼리의 연산을 하려면 같은 타입으로 변환 후 연산해야 함
같은 정수 타입인 Int, UInt 도 같은 타입으로 변환 해야 함

let num1: Int = 4
let num2: UInt = 5
let num3 = num1 + num2
위 코드와 같이 다른 타입으로 진행 한다면 아래와 같은 에러 발생 
error: '+' is unavailable: Please use explicit type conversions or Strideable methods for mixed-type arithmetics.

5.1.3 비교 연산자

두 값을 비교할 때 사용
Bool 값을 리턴

연산자	부호	설명
값이 같다	A == B	같은 값인지 비교
값이 같지 않다	A != B	다른 값인지 비교
값이 크거나 같다	A >= B	크거나 같은 값인지 비교
값이 작거나 같다	A <= B	작거나 같은 값인지 비교
값이 크다	A > B	큰 값인지 비교
값이 작다	A < B	작은 값인지 비교
참조가 같다	A === B	인스턴스가 같은지 비교
참조가 같지 않다	A !== B	인스턴스가 다른지 비교
패턴 매치	A ~= B	패턴이 매치되는지 확인

NOTE_ 참조 비교 연산자

기본 데이터 타입은 모두 구조체로 구현되어있고 값 타입이기 때문에 값의 비교 연산자인 ==를 사용하고 클래스의 인스턴스인 경우에만 ===를 사용

let valueA: Int = 3
let valueB: Int = 5
let valueC: Int = 5

let isSameValueAB: Bool = valueA == valueB // false
let isSameValueBC: Bool = valueB == valueC // true

class SomeClass {}

let referenceA: SomeClass = SomeClass()
let referenceB: SomeClass = SomeClass()
let referenceC: SomeClass = referenceB

let isSameReferenceAB: Bool = referenceA === referenceB // false
let isSameReferenceBC: Bool = referenceB === referenceC // true

5.1.4 삼항 조건 연산자

피연산자가 3개인 연산자

연산자	부호	설명
삼항 조건 연산자	Question ? A : B	Question(Bool)값이 참이면 A, 거짓이면 B를 리턴

var valueA: Int = 3
var valueB: Int = 5
var biggerValue: Int = valueA > valueB ? valueA : valueB // 5

5.1.5 범위 연산자

값(수)의 범위를 나타낼 때 사용

연산자	부호	설명
폐쇄 범위 연산자	A...B	A이상 B이하의 범위
반폐쇄 범위 연산자	A..<B	A이상 B미만의 범위
단방향 범위 연산자-1	A...	A이상의 수
단방향 범위 연산자-2	...A	A이하의 수
단방향 범위 연산자-3	..<A	A 미만의 수

초과는 없다

5.1.6 부울 연산자

Bool 연산 할 때 사용

연산자	부호	설명
NOT 부울 연산자	!B	Bool 값을 반전
AND 부울 연산자	A && B	AND 논리 연산
OR 부울 연산자	A \|\| B	OR 논리 연산

5.1.7 비트 연산자

값의 비트 논리 연산 할 때 사용

연산자	부호	설명
NOT 비트 연산자	~A	A의 비트를 반전
AND 비트 연산자	A & B	A와 B의 비트를 AND 논리 연산
OR 비트 연산자	A \| B	A와 B의 비트를 OR 논리 연산
XOR 비트 연산자	A ^ B	A와 B의 비트를 XOR 논리 연산
시프트 연산자	A >> B / A << B	A의 비트를 B만큼 시프트 연산

5.1.8 복합 할당 연산자

다른연산자와 할당 연산자가 결합 된 연산자

표현	설명	같은 표현
A += B	A와 B의 합을 A에 할당합니다	A = A + B
A -= B	A와 B의 차를 A에 할당합니다	A = A - B
A *= B	A와 B의 곱을 A에 할당합니다	A = A * B
A /= B	A와 B의 몫을 A에 할당합니다	A = A / B
A %= B	A와 B의 나머지를 A에 할당합니다	A = A % B
A <<= N	A를 N만큼 왼쪽 비트 시프트 한 값을 A에 할당합니다	A = A << B
A >>= N	A를 N만큼 오른쪽 비트 시프트 한 값을 A에 할당합니다	A = A >> B
A &= B	A와 B의 AND 비트 연산 결과를 A에 할당합니다	A = A & B
A \|= B	A와 B의 OR 비트 연산 결과를 A에 할당합니다	A = A \| B
A ^= B	A와 B의 XOR 비트 연산 결과를 A에 할당합니다	A = A ^ B

5.1.9 오버플로 연산자

기본 연산자로 값의 범위를 벗어나면 아래와 같은 에러가 발생

error: arithmetic operation '2147483647 + 1' (on type 'Int32') results in an overflow
var num = Int32.max + 1

에러가 발생하지않고 오버플로가 될 수 있게 하는 연산자

연산자	부호	설명
오버플로 더하기 연산	&+	오버플로에 대비한 덧셈 연산
오버플로 빼기 연산	&-	오버플로에 대비한 빼기 연산
오버플로 곱하기 연산	&*	오버플로에 대비한 곱하기 연산

var unsignedInteger: UInt8 = 0
let errorUnderflowResult: UInt8 = unsignedInteger - 1 // 런타임 오류
let underflowedValue: UInt8 = unsignedInteger &- 1 // 255

unsignedInteger = UInt8.max
let errorOverflowResult: UInt8 = unsignedInteger + 1 // 런타임 오류
let overflowedValue: UInt8 = unsignedInteger &+ 1 // 0

5.1.10 기타 연산자

연산자	부호	설명
nil 병합 연산자	A ?? B	A가 nil이 아니면 A를, A가 nil이면 B를 리턴
부호변경 연산자	-A	A(수)의 부호를 변경
옵셔널 강제 추출 연산자	A!	A(옵셔널 객체)의 값을 강제로 추출
옵셔널 연산자	A?	A(옵셔널 값)를 안전하게 추출하거나 A(데이터 타입)가 옵셔널임을 표현

let optionalInt: Int? = nil
let valueInt1: Int = optionalInt != nil ? optionalInt! : 0
let valueInt2: Int = optionalInt ?? 0
valueInt1과 valueInt2의 식이 동일한 효과를 가진다

5.2 연산자 우선순위와 결합방향

스위프트는 연산자 우선순위를 따로 지정 해놓았기 때문에 코딩하다가 헷갈리는 경우 확인하면 된다.
우선순위가 높은 연산자는 자신에 비해 낮은 우선순위가 낮은 연산자보다 먼저 실행된다.
사용자정의 연산자 또한 이 규칙에 따라 실행 순서가 결정 된다.

결합방향도 따로 지정되어 있다.
같은 우선순위에 있는 연산자끼리 나열 되었을 때 어느 방향으로 그룹지을 것인지 나타낸다.

예시

1 + 2 + 3 + 4 +의 결합방향은 왼쪽이기 때문에 (((1 + 2) + 3) + 4)와 같이 왼쪽부터 그룹이 묶인다.

기본 연산자들의 우선도와 결합방향을 알아보려면 다음 표준 라이브러리 문서 를 참고.

연산자 우선순위 그룹은 절대치가 아닌 상대적인 수치이다.

우선순위 그룹(우선순위 높은 순)

연산자 우선순위 그룹 이름	결합 방향	할당 방향 사용
DefaultPrecedence	none	false
BitwiseShiftPrecedence	none	false
MultiplicationPrecedence	left	false
AdditionPrecedence	left	false
RangeFormationPrecedence	none	false
CastingPrecedence	none	false
NilCoalescingPrecedence	right	false
ComparisonPrecedence	none	false
LogicalConjunctionPrecedence	left	false
LogicalDisjunctionPrecedence	left	false
TernaryPrecedence	right	false
AssignmentPrecedence	right	true
FunctionArrowPrecedence	right	false

예제

let intValue: Int = 1
let resultValue1: Int = intValue << 3 + 5 // 8 + 5 => 13
let resultValue2: Int = 1 * 3 + 5         // 3 + 5 => 8

<<은 BitwiseShiftPrecedence 연산자 우선순위 그룹을 가진다.
+은 AdditionPrecedence 연산자 우선순위 그룹을 가진다.
*은 MultiplicationPrecedence 연산자 우선순위 그룹을 가진다.

5.3 사용자정의 연산자

스위프트에서는 프로그래머의 입맛에 맞게 연산자 역할을 부여할 수 있음
존재 하지 않던 연산자 기호를 만들어 추가할 수도 있다.
역할을 부여하기 전에 기존 연산자가 전위 연산자, 중위 연산자, 후위 연산자 인지 알아야 합니다.

전위 연산자, 피연산자 앞에 위치하는 연산자를 뜻함. 예로 부정논리연산(NOT) 연산자(!) 가 있다.
- 예) !A
중위 연산자, 피연산자 사이에 위치하는 연산자를 뜻함. 예로 더하기 연산자(+) 가 있다.
- 예) A + B
후위 연산자, 피연산자 뒤에 위치하는 연산자를 뜻함. 예로 옵셔널 강제 추출 연산자 등이 있다.
- 예) 0!
선수개념

NOTE_ = 과 ?:

할당 연산자(=)와 삼항 연산자(?:)는 사용자정의 역할을 부여할 수 없습니다.

연산자의 위치를 정의하는 키워드로 prefix, infix, postfix를 사용한다.

키워드	설명
prefix	연산자를 전위 연산자로 정의
infix	연산자를 중위 연산자로 정의
postfix	연산자를 후위 연산자로 정의

연산자로 사용가능한 문자

사용자정의 연산자는 아스키(ASCII) 문자를 이용하여 결합해서 사용한다.

\ = - + ! * % < > & | ^ ? ~ .

주의

마침표(.) 맨 처음 문자가 마침표 일때만 연산자에 포함된 마침표가 연산자로 인식한다.
- 가능한 예) .+.
- 불가능한 예) +.+
  - +와 .+나눠서 인식한다.
물음표(?) 홀로 쓸 수 없으며 결합해서 사용가능.
- 가능한 예) ^?
  - 섞어서 사용
- 불가능한 예) ?
  - 홀로 사용
느낌표(!) 후위 연산자는 아예 재정의가 불가능하며, 전위 연산자로 이미 예약된 연산은 재정의가 불가능.
- 가능한 예) Bool가 아닌 타입을 전위 연산자 사용자 정의
- 불가능한 예) 후위 연산자로 재정의
기타 불가능 사항 스위프트에서 예약한 상태이기 때문에 재정의 불가하고 사용자 정의 또한 불가능.
- 토큰으로 사용되는 예) =,=>,//,/*,*/,.
- 전위 연산자 예) <, &, ?
- 중위 연산자 예) ?
- 후위 연산자 예) >, !, ?

5.3.1 전위 연산자 정의와 구현

기존에 없는 전위 연산자를 만들고 싶다면 연산자 정의를 먼저 해주어야 한다.
정의된 연산자는 모듈 전역에서 사용가능하다.

정의

prefix, operator, 정의할 연산자순으로 구성.

prefix operator **

구현

함수 구현 앞에 prefix라는 키워드를 붙여 내용을 구현.

prefix operator **

prefix func **(value: Int) -> Int {
  return value * value
} 

let minusFive = -5
let sqrtMinusFive = **minusFive

print(sqrtMinusFive) // 25

중복 정의

스위프트 표준 라이브러리에 존재하는 연산자에 기능을 추가할 때는 따로 연산자를 정의 하지 않고 함수만 중복 정의(overload)하면 된다.
전위 연산자 느낌표(!)는 이미 정의가 되어있기 때문에 중복 정의(overload)를 합니다.

prefix func !(value: String) -> Bool {
  return value.isEmpty
}

var stringValue: String = "yagom"
var isEmptyString: Bool = !stringValue

print(isEmptySTring) // false

stringValue = ""
isEmptyString = !stringValue

print(isEmptyString) // true

prefix operator **

prefix func **(value: Int) -> Int {
  return value * value
} 

let minusFive = -5
let sqrtMinusFive = **minusFive

print(sqrtMinusFive) // 25

prefix func **(value: String) -> String {
  return value + " " + value
}

let resultString: String = **"rebirthlee"

print(resultString) // rebirthlee rebirthlee

MORE_

중복 정의(overload) 및 재정의(override) 는 메서드에서 자세히 다룬다.
재정의가 불가능 하기 때문에 기존 연산자의 우선순위, 결합방향을 바꾸지 못한다.

5.3.2 후위 연산자 정의와 구현

전위 연산자와 차이는 없으며 prefix키워드 대신 postfix키워드로 대체 된다.

정의 및 구현

postfix operator ** // 정의

postfix func **(value: Int) -> Int { // 구현
  return value + 10
}

let five: Int = 5
let fivePlusTen: Int = five**

print(fivePlusTen) // 15

전위 연산자와 동시 사용

전위 연산자와 후위 연산자를 동시에 사용하면 후위 연산을 먼저 실행.

prefix operator **
postfix operator **

prefix func **(value: Int) -> Int {
  return value * value
}

postfix func **(value: Int) -> Int {
  return value + 10
}

let five: Int = 5
let sqrtFivePlusTen: Int = **five**

print(sqrtFivePlusTen) // (10 + 5) * (10 + 5) == 225

5.3.3 중위 연산자 정의와 구현

전위 연산자와 후위 연산자와 크게 다르지 않으나 우선순위 그룹을 명시해줄 수 있습니다.
중위 연산자를 정의할 때 우선순위 그룹을 명시해주지 않으면 DefaultPrecedence그룹을 우선순위 그룹으로 갖는다.

우선순위 그룹 정의

precedencegroup SqurePrecedence {
    higherThan: MultiplicationPrecedence // 더 낮은 우선순위 그룹
    lowerThan: BitwiseShiftPrecedence // 더 높은 우선순위 그룹
    associativity: right // 결합방향(left / right / none)
    assignment: false // 할당방향 사용(true / false)
}

키워드	설명
higherThan	더 낮은순위의 그룹을 정의 할때 사용
lowerThan	더 높은순위의 그룹을 정의 할때 사용
associativity	결합 우선 방향을 정하는 것
assignment	할당방향을 사용(옵셔널 체이닝과 관련사항)

중위 연산자 정의

precedencegroup SqurePrecedence {
    higherThan: MultiplicationPrecedence // 더 낮은 우선순위 그룹
    lowerThan: BitwiseShiftPrecedence // 더 높은 우선순위 그룹
    associativity: right // 결합방향(left / right / none)
    assignment: false // 할당방향 사용(true / false)
}

infix operator **: SqurePrecedence // SqurePrecedence를 적지 않으면 DefaultPrecedence를 갖는다.

중위 연산자 구현과 사용

precedencegroup SqurePrecedence {
    higherThan: MultiplicationPrecedence // 더 낮은 우선순위 그룹
    lowerThan: BitwiseShiftPrecedence // 더 높은 우선순위 그룹
    associativity: right // 결합방향(left / right / none)
    assignment: false // 할당사용(true / false)
}

infix operator **: SqurePrecedence // SqurePrecedence를 적지 않으면 DefaultPrecedence를 갖는다.

func **(lhs: Int, rhs: Int) -> Int {
    var ret: Int = 1;
    if rhs > 0 {
        for _ in 1 ... rhs {
            ret *= lhs
        }
    } else if rhs < 0 {
        // 마이너스 지수에 대한 계산
    }
    
    return ret;
}

print(3 ** 2 ** 3) // 6561, 3^(2^3)
print(3 ** 8) // 6561, 3^8
print(2 ** 3) // 8,  2^3
print(9 ** 3) // 729, 9^3

클래스 및 구조체의 비교 연산자 구현

class Human {
  var socialNumber: String? // 주민등록번호
  var name: String? // 이름
}

struct SmartPhone {
  var company: String? // 제조사
  var model: String? // 모델
}

// Human 클래스의 인스턴스끼리 == 연산했을 때 socialNumber가 같다면 true를 반환
func ==(lhs: Human, rhs: Human) -> Bool {
  return lhs.socialNumber == rhs.socialNumber
}

// SmartPhone 구조체의 인스턴스끼리 == 연산했을 때 model이 같다면 true를 반환
func ==(lhs: SmartPhone, rhs: SmartPhone) -> Bool {
  return lhs.model == rhs.model
}

let me = Human()
me.socialNumber = "960xxxx-1..."

let you = Human()
you.socialNumber = "980xxxx-1..."

var myPhone = SmartPhone()
myPhone.model = "GalaxyS10"

var youPhone = SmartPhone()
youPhone.model = "GalaxyS10"

print(me == you) // false
print(myPhone == youPhone) // true

전역함수로 구현했으나 특정 타입에 국한된 연산자 함수라면 그 타입 내부에 구현되는 것이 읽고 이해하기 더욱 좋다.

비교 연산자 클래스 및 구조체 내부에 구현

class Human {
  var socialNumber: String? // 주민등록번호
  var name: String? // 이름
  
  // Human 클래스의 인스턴스끼리 == 연산했을 때 socialNumber가 같다면 true를 반환
  static func ==(lhs: Human, rhs: Human) -> Bool {
    return lhs.socialNumber == rhs.socialNumber
  }
}

struct SmartPhone {
  var company: String? // 제조사
  var model: String? // 모델

  // SmartPhone 구조체의 인스턴스끼리 == 연산했을 때 model이 같다면 true를 반환
  static func ==(lhs: SmartPhone, rhs: SmartPhone) -> Bool {
    return lhs.model == rhs.model
  }
}

타입 메서드로 구현한 사용자정의 연산자는 각 타입의 익스텐션으로 구현해도 된다.
익스텐션을 통해 타입 메서드로 구현한 사용자 정의 메서드는 익스텐션으로 추가할 수 있는 기능에서 확인 가능하다.

assignment의 간단한 예제

class A {
    var num: Int?
}

class B {
    var a: A?
}

class C {
    var b: B?
}

precedencegroup SqurePrecedence {
    higherThan: MultiplicationPrecedence // 더 낮은 우선순위 그룹
    lowerThan: BitwiseShiftPrecedence // 더 높은 우선순위 그룹
    associativity: right // 결합방향(left / right / none)
    assignment: true // 할당사용(true / false)
}

infix operator **: SqurePrecedence // SqurePrecedence를 적지 않으면 DefaultPrecedence를 갖는다.
func **(lhs: Int?, rhs: Int?) -> Int? {
    var ret: Int = 1;
    if rhs! > 0 {
        for _ in 1 ... rhs! {
            ret *= lhs!
        }
    } else if rhs! < 0 {
        // 마이너스 지수에 대한 계산
    }
    
    return ret;
}

var c: C? = C()
print(c?.b?.a?.num ** 2)

// assignment가 false 일때 위와 같이 사용 했을때 뜨는 런타임에러
/* 
 error: Playground execution aborted: error: Execution was interrupted, reason: EXC_BAD_INSTRUCTION (code=EXC_I386_INVOP, subcode=0x0).
 The process has been left at the point where it was interrupted, use "thread return -x" to return to the state before expression evaluation.
*/

// assignment가 false 일때 모든 옵셔널값이 들어가 있다면 런타임에러는 뜨지 않는다.
// c?.b = B()
// c?.b?.a = A()
// c?.b?.a?.num = 10
// print(c?.b?.a?.num ** 2)

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