[자바 문법] 자바의 변수 총 정리

1. 변하는 것과 변하지 않는 것

1-1. 변수 : 단 하나의 값을 저장할 수 있는 메모리 공간 ( 변하는 것 )

-> 저장하고 있는 값이 달라질 수 있다.

int age; //age라는 이름의 변수 선언
/*
변수 타입 : int
변수 이름 : age
*/

 

1-2. 상수 : 변하지 않는 저장 공간

- 반드시 선언과 동시에 초기화 해야하며 그 후엔 상수를 바꿀 수 없다.

final int MAX_SPEED ;      //에러 상수는 선언과 동시에 초기화해야만 함
final int MAX_SPEED = 100; //OK, 선언과 동시에 초기화
MAX_SPEED = 200;           //에러 상수의 값은 변경 불가

 

 

2. 변수의 타입

• 기본형 vs 참조형
  • 기본형 : 실제 값(data)를 저장
  • 참조형 : 어떤 값이 저장되어 있는 주소(memory address)를 값으로 가짐, 기본형 빼고 다 포함된다.

2-1. 기본형

2-1-1. 기본형 종류와 크기

1. 논리형 - boolean
   • default 값은 false다.
   • boolean은 true / false 두가지 값만 표현할 수 있으면 되므로 가장 작은 값인 1 byte. -> 자바에서는 최소단위가 byte라서 1bit만 필요하지만, 1byte의 공간을 차지한다
   • boolean flag = true; // 1. 논리형 변수 boolean 으로 선언 및 True 값으로 초기화
   • flag = false; // 2. False 값으로도 저장할 수 있다.
2. 문자형 - char
   • char는 자바에서 유니코드(2byte 문자 체계)를 사용하므로 2byte.
   • char alphabet = 'A'; // 문자 하나를 저장, 문자 'A'의 유니코드는 65, 변수에는 65가 저장된다.
   • 어떤 문자의 유니코드를 알고싶다면 int 형으로 형변환을 해서 출력해보면 알 수 있다.
   • char형 변수에 문자를 저장할 때, 문자 리터럴 대신에 유니코드를 직접 사용할 수도 있다.
   • 특수문자 tab 같은 경우에는 ‘\t’로 저장가능하다.
   • char 타입의 표현방식
     • 문자의 유니코드(정수)가 저장되고 표현형식 역시 정수형과 동일하나, 음수를 나타낼 필요가 없으므로 표현할 수 있는 값의 범위가 다르다.
     • 2 byte (=16bit)로는 모두 2^16(=65536)개의 값을 표현할 수 있는데, 모두 양수이므로 ‘0~65536’의 범위를 가진다.
     • 정수형인 short는 음수표현을 사용하므로 ‘-32768 ~ 32768’을 범위로 갖는다.
     • char 나 short에 둘다 65가 저장되어있더라도 출력시에는 각 타입에 맞게 문자, 정수로 출력됨에 주의한다.
     • 인코딩과 디코딩
       • 문자 ↔ 숫자 변환할 때의 기준은 유니코드이다. ( 문자 → 숫자 : 인코딩 )
       • 이 기준표가 인코딩과 디코딩할 때 다르면 글자가 깨져 보일 수 있다.
3. byte는 크기가 1 byte라서 byte.
4. int(4 byte)를 기준으로 ‘짧아서 short(2byte), 길어서 long(8byte). ( short ↔ long )
   • byte < short < int < long 1 2 4 8 ⇒ 단위는 byte, 기본형은 int다.
5. float은 실수값을 부동소수점(floating - point) 반식으로 저장하기 때문에 float.
6. double은 float보다 두배의 크기 (8byte)를 갖기 때문에 double.

• 실수형에는 표현할 수있는 값의 범위뿐만 아니라 ‘정밀도(precision)’도 중요한 요소다.
• float의 경우 ‘7의 자리 10진수를 오차없이 저장할 수 있다’는 뜻으로 이 이상의 정밀도가 필요하다면 double형을 써야한다.
• double을 사용하는 경우는 대부분 넓은 범위 때문이 아니라 이 정밀도 때문이다.
• 연산속도 향상, 메모리 절약 → float
• 더 큰 값의 범위, 높은 정밀도 → double

byte byteNumber = 127; // byte 는 -128 ~ 127 범위의 숫자만 저장 가능

short shortNumber = 32767; // short 는 -32,768~32,767 범위의 숫자만 저장 가능

int intNumber = 2147483647; // int 는 -21억~21억 범위의 숫자만 저장 가능

long longNumber = 2147483647L; // long 은 숫자뒤에 알파벳 L 을 붙여서 표기하며 매우 큰수를 저장 가능

 

2-1-2. 기본형 변수의 저장 범위

n: 비트수

• 예를 들어 int 형의 경우 '-2^31 ~ 2^31 -1' 의 범위를 갖는다.

**** float 가 long 보다 더 넓은 범위를 표현하기 때문에 자동 형변환이 안된다.

- why? 부동 소수점 방식이기 때문에. 

- 부동 소수점 방식이란? 가수와 지수를 구분해서 저장하고 이 값들을 곱한 값을 저장(표현) 하는 방식

• 가수(Mantissa): 실제 값을 저장하는 부분
• 지수(Exponent): 부호있는 정수
• 부호(Sign bit): 0이면 양수, 1이면 음수

 

2-2. 상수와 리터럴

- 리터럴 이란? 그 자체로 값을 의미하는 것.

 

2-2-1. 리터럴 타입

• 16진수 → 접두사에 ‘0X’ or ‘0x’
• 8진수 → 접두사에 ‘0’
• 실수형에서는 double이 기본 자료형이므로 float 타입의 리터럴에는 반드시 f 접미사를 붙인다.
• 타입의 불일치
  • 타입이 달라도 저장범위가 넓은 타입에 좁은 타입의 값을 저장하는 것은 허용된다.
  • 그러나 byte 와 short 타입의 리터럴은 따로 존재하지 않으므로 int타입의 리터럴을 사용한다. 단, short 타입의 변수가 저장할 수 있는 범위에 있어야한다.
• 문자 리터럴과 문자열 리터럴
  • char 타입의 문자 리터럴은 단 하나의 문자만 저장할 수 있고, 여러 문자를 저장하기 위해서는 String을 쓴다.
  • 문자열 리터럴인 String은 아무런 문자도 넣지 않는 것을 허용하지만, 문자 리터럴은 반드시 안에 하나의 문자가 있어야만 한다.
  • 문자열의 덧셈 연산 수행 결과

문자열 + any type → 문자열 + 문자열 → 문자열
any type + 문자열 → 문자열 + 문자열 → 문자열

 

 

3. 형변환

변수 또는 상수의 타입을 다른 타입으로 변환하는 것

3-2. 형변환 방법

• (타입) 피연산자
• float 타입의 값을 int로 변환할 때 소수점 이하의 값은 반올림이 아닌 버림으로 처리한다.
• 큰 타입(int : 4byte) → 작은 타입(byte : 1byte)로 형변환 시 값 손실이 일어날 수 있다. (강제 형변환 = 캐스팅)

3-3. 실수형 간의 형변환

• float 에서 double로 형변환
  • 지수(E)는 float의 기저인 127을 빼고, double의 기저인 1023을 더해서 변환
  • 가수(M)는 float의 가수 23자리를 채우고 남은 자리를 0으로 채운다.
• double에서 float으로 형변환
  • 지수(E)는 double의 기저인 1023을 빼고, float의 기저인 127을 더한 후 변환
  • 가수(M)는 double의 가수 52자리 중 23자리만 저장되고 나머지는 버려진다. 이 때, 24번째 자리에서 반올림이 발생할 수 있다는 점을 주의한다.
  • 그리고 float타입의 범위를 넘는 값을 float으로 형변환하는 경우는 ‘무한대’ 또는 ‘0’을 결과로 얻는다.
• float과 double은 저장할 때부터 이미 다른 값을 가지고 있기 때문에 float을 double형으로 형변환해서 비교하면 항상 다를 수 밖에 없다.

3-4. 정수형과 실수형 간의 형변환

1. <정수형을 실수형으로 변환>
   • 정수를 2진수로 변환한 다음 정규화를 거쳐 실수의 저장형식으로 저장된다.
   • 주의해야할 점
     • float은 약 7자리의 정밀도만을 제공하는데 int는 최대 10자리의 정밀도를 요구하기 때문에 8자리 이상의 값을 float형에서 int로 변환할 때 정밀도 차이에 의한 오차가 발생할 수 있다.
     • 그러므로 8자리 이상의 숫자를 형변환할 때는 double형 (약 15자리의 정밀도)을 권장한다.
2. <실수형을 정수형으로 변환>

• 실수형을 정수형으로 변환하면 실수형의 소수점이하 값은 버려진다.

3-5. 자동 형변환

자동 형변환의 규칙

• 기존의 값을 최대한 보존할 수 있는 타입으로 자동 형변환한다.

⇒ 표현범위가 좁은 타입 → 넓은 타입으로 형변환하는 경우에는 값 손실이 없으므로 두 타입 중에서 표현 범위가 더 넓은 쪽으로 형변환된다.

byte byteNumber = 10;
int intNumber = byteNumber;    // byte -> int 형변환
System.out.println(intNumber); // 10

char charAlphabet = 'A';
intNumber = charAlphabet;   // char -> int 형변환
System.out.println(intNumber); // A의 유니코드 : 65

intNumber = 100;
long longNumber = intNumber; // int -> number 형변환
System.out.println(longNumber); // 100

intNumber = 200;
double doubleNumber = intNumber; // int -> double 형변환
System.out.println(doubleNumber); // 200.0  (소수점이 추가된 실수출력)

int intNumber = 10;
double doubleNumber = 5.5;
double result = intNumber + doubleNumber; // result 에 15.5 저장됨 (int -> double)

intNumber = 10;
int iResult = intNumber / 4; // iResult 에 2 저장됨 (int형 연산 -> 소수점 버려짐)

intNumber = 10;
double dResult = intNumber / 4.0; // dResult 에 2.5 저장됨 (double형 연산 -> 소수점 저장)

• 실수형은 정수형과 값을 표현하는 방식이 다르기 때문에 같은 크기일지라도 실수형이 정수형보다 훨씬 더 큰 표현 범위를 갖기 때문에 더 오른쪽에 위치한다.

 📌 1. boolean을 제외한 나머지 7개의 기본형은 서로 형변환이 가능하다.
2. 기본형과 참조형은 서로 형변환이 될 수 없다.
3. 서로 다른 타입의 변수간의 연산은 형변환을 하는 것이 원칙이지만, 값의 범위가 작은 타입에서 큰 타입으로의 형변환은 생략할 수 있다.