[Java] 단축 평가(Short-circuit Evaluation)

단축 평가(Short-circuit Evaluation)란?

단축 평가는 표현식의 결과를 결정하는데에 필요한 최소한의 연산만 수행하는 것을 의미한다.

다르게 말하면, 표현식의 결과를 결정하는 도중에 결과가 확정된 경우, 나머지 연산을 수행하지 않고 생략하는 것을 말한다.

그리고 단축 평가는 논리 연산에서 효율성을 높이는 중요한 개념이다.

 

💡 표현식(Expression)

표현식은 값을 계산하기 위해 사용하는 코드의 한 조각으로, 결과적으로 하나의 값을 만들어낸다.

예를 들어 10 + 3 은 13이라는 값을 만들어내는 표현식이다.

 

단축 평가의 적용

논리 연산자인 AND(&&)와 OR(||) 연산은 단축 평가를 수행한다.

논리곱(&&) 연산

논리곱(&&) 연산자는 두 피연산자가 모두 true 일 때, true를 반환한다.

그리고 좌항에서 우항으로 평가가 진행된다. 

 

(피연산자 1) && (피연산자 2) 가 있으면 피연산자 1이 먼저 평가되고, 피연산자 2가 평가되는 것이다.

피연산자 1이 true라고 해서 표현식 전체를 true로 평가할 수는 없고, 피연산자 2까지 평가를 해보아야한다.

즉, 두번째 피연산자인 피연산자 2가 논리곱 연산의 결과를 결정한다고 볼 수 있다. 

 

그런데 이때 피연산자 1이 false 라면, 피연산자 2의 결과와는 관계없이 논리곱 연산의 결과가 false가 된다.

논리곱(&&) 연산은 두 피연산자가 모두 true이여야하기 때문이다.

 

논리합(||) 연산

논리합(||) 연산자는 두 피연산자 중 하나라도 true 일 때, true를 반환한다.

논리곱 연산자와 마찬가지로 좌항에서 우항으로 평가된다.

 

(피연산자 1) || (피연산자 2) 가 있다고 할 때, 피연산자 1이 true라면 두번째 피연산자인 피연산자 2를 평가하지 않아도 이 표현식이 true라고 평가할 수 있다.

그런데 이때 피연산자 1이 false 라면, 피연산자 2를 평가해야지만 이 표현식의 결과를 확정할 수 있다. 

논리합 연산자는 둘 중 하나라도 true면 true를 반환하기 때문이다.

 

논리곱(&&) 연산자와 논리합(||) 연산자의 단축 평가

그럼 논리곱, 논리합 연산자의 단축 평가가 어떻게 이뤄지는지 알아보자.

 

결론을 말하자면,

논리곱(&&) 연산자는 첫번째 피연산자가 false 면, 이후 피연산자에 대해서는 평가를 하지 않고,

논리합(||) 연산자는 첫번째 피연산자가 true 면, 이후 피연산자에 대해서는 평가를 하지 않는다.

 

다음 예제로 자세히 알아보자.

1 == 0 : false
1 / 0 == 0 : Error

 

조건이 위와 같이 있다할때, 각 결과는 1 == 0 은 false, 1 / 0 == 0 은 에러가 발생한다.

그럼 두개의 피연산자로 표현식을 구성해서 논리곱 연산을 하면 어떻게 될까?

1 == 0 && 1 / 0 == 0

위 표현식에서 두번째 피연산자에 1 / 0 은 에러가 발생하므로, 에러가 발생하지 않을까하지만, 결과는 false 이다!

논리곱(&&) 연산자는 좌항부터 연산을 하고, 단축 평가를 하기 때문에 첫번째 피연산자가 false 라면, 두번째 피연산자에 대해서는 평가를 하지 않고 (결과가 확정되었기 때문) false 를 반환한다. 

두번째 피연산자에 관련된 코드는 실행하지 않으므로 Dead Code가 된다.

*Dead Code: 실행되지 않는 코드

 

논리합(||) 연산자도 마찬가지로 다음 예제로 살펴보자.

1 == 0 || 1 / 0 == 0

이때는 첫번째 피연산자가 false 이고, 결과가 확정되지 않았으므로 1 / 0 == 0 까지 연산을 수행하게 되어서 에러가 발생한다.

1 == 1 || 1 / 0 == 0

만약 첫번째 피연산자가 1 == 1로, 결과가 true 라면, 두번째 피연산자를 평가하지 않으므로 결과로 true가 반환된다.

논리합(||) 연산자도 좌항부터 연산을 수행하고 단축 평가를 하기 때문에 앞선 연산이 true 라면 결과가 확정되어 이후 연산을 수행하지 않는다.

마찬가지로 두번째 피연산자에 관련된 코드는 실행하지 않으므로 Dead Code가 된다.

 

단축 평가 규칙

단축 평가의 규칙은 아래 표와 같다.

단축 평가 표현식	결과
true && anything	anything
false && anything	false
true || anything	true
false || anything	anything

 

단축 평가의 이점

단축 평가의 이점은 효율성 향상에 따른 성능 향상에 있다.

논리 연산 수행시 결과가 이미 결정된 경우 나머지 부분을 수행하지 않기 때문에 불필요한 계산을 생략하여 효율성을 높인다. 이는 특히 연산을 많이 수행하는 메서드나 I/O 작업이 포함된 경우에 이점이 커진다.

boolean result = (condition1 && condition2); // condition1이 false라면 condition2는 평가되지 않음

 

그리고 단축 평가는 특정 조건에서만 메서드를 호출하거나 연산을 수행하고자 할 때 유용하게 쓰인다.

if (obj != null && obj.someMethod()) {
	// obj가 null이 아닌 경우에만 obj.someMethod()가 호출	
}

 

또한 특정 연산을 실제로 필요한 경우에만 수행하게끔 한다.

if (condition && someMethod()) {
	// someMethod()는 condition이 true인 경우에만 호출
}

 

이는 배열이나 리스트 같은 자료 구조를 접근할 때 범위 체크시에도 유용하다.

if (idx < array.length && array[idx] == target) {
	// array[idx]에 안전한 접근 가능
}

---

마치며,

단축 평가를 모른다면 코드 구현시 의도한대로 결과가 나오지 않거나, 런타임 에러가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있겠다.

이번 기회를 통해 단축 평가를 잘 정리한 것 같다.

그리고 Java 카테고리로 분류하긴 했지만, 단축 평가는 대부분의 주요 프로그래밍 언어에서 지원한다고 한다.

 

참고 포스팅

[JavaScript] 단축 평가