비트(Bit) 단위로 생각하기 (비트 연산)

거의 대부분의 프로그래밍 언어를 학습하다보면 나오는 비트 연산은 이진 파일 포맷 분석, 해시, 암호화 등이 아닐 경우 거의 사용되지 않는다. 그래서인지, 관련 내용을 그냥 눈으로만 보고 이해하거나, 그냥 넘기는 경우가 다반사인데.. 그러다보니 비트연산에 대한 깊이 있는 이해가 수반될 일이 없어 더욱더 비트 연산을 쓸일이 없게 된다.

사실 비트 연산은 매우 최적화된 연산이고, 모든 기능들.. 즉 그 모든 복잡한 기능들을 구성하는 가장 최소 단위라고 할 수 있다. 일단 최적화된 연산이라는 관점에서 그 활용처를 생각해보면, 상태값을 담아두기 위해 저장소로 활용될 수 있는데.. 만약 8개의 상태가 필요할 경우 총 8개의 boolean 타입이 필요하다. 언어에 따라 다르지만 boolean 타입의 변수를 위해 할당하는 메모리의 양은 비트연산을 통해 동일한 기능을 수행하는 것에 비해 엄청난 양의 메모리를 사용하며 그 속도 또한 엄청나게 느리다.

여기서 8개의 상태값을 담아 두는 비트연산 기능을 코드로 들어, 필자 스스로를 위한 비트 연산의 이해를 다져 본다.

8개의 상태값을 담기 위해 부호가 없는 8비트의 정수 변수인 states를 정의하였다. 즉 8개의 상태 값을 저장하기 위해 단 1바이트만을 사용하고 있다. 코드는 이 states 변수의 2번째와 4번째 그리고 7번째를 On으로 하고 나머지는 Off로 상태로 설정하는 코드이다.

이제 이 상태 변수를 통해 4번째의 상태를 파악하기 위해 다음의 코드가 필요하다.

그리고 상태에서 4번째만을 ON으로 하는 코드는 아래와 같다.

그리고 상태에서 4번째만을 OFF으로 하는 코드는 아래와 같다.

끝으로 4번째 상태를 토글(Toggle), 즉 ON이면 OFF로.. OFF면 ON으로 설정하는 코드는 아래와 같다.

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