2장. 자료형

Ⅰ. 변수와 자료형

 

1. 자료형 선언하기

• 변수 : 메모리 공간에 값을 저장할 공간에 부여된 이름
• 자료형 : 저장할 수 있는 값의 형태(종류, 특징)
• 자바 프로그램의 모든 변수/상수는 자료형을 선언 후 사용 가능
• 한번 선언된 자료형의 데이터는 변경할 수 없다

// 자료형 변수명; 으로 선언
int a = 3; // (O)
b = 5; // (X)

String c;
c = "안녕" // (O)

• 자바 스크립트, 파이썬같은 스크립트 언어는 자료형 선언 없이 변수 사용이 가능

2. 변수 사용하기

 1) 변수 선언과 함께 값 대입하기

// 자료형 변수명 = 값;
int a = 3;

 2) 변수 선언과 값 대입 분리하기

// 자료형 변수명;
// 변수명 = 값;
int a;
a = 3;

이 때 int a;에서 끝내도 딱히 오류는 안나지만, a의 값을 불러오는 코드를 넣게 되면 컴파일 오류가 발생한다. 때문에 a = 3으로 인해 변수 a에 값 3이 입력되므로 a의 값을 불러오면 3이 출력된다.

 

 

Ⅱ. 이름 짓기

1. 이름 짓기 규칙

  변수, 상수, 메서드의 이름을 지을 때는 다음과 같은 4가지 규칙을 지켜야 한다.

• 영문 대소문자와 한글 사용 가능(한글은 권장하지는 않는다) : abc(O), ABC(O), aBc(O), 가나다(O)
• 특수 문자는 밑줄(_)과 달러($)만 사용 가능 : $abc(O), _abc(O), ab_c(O), $abc_(O)
• 아라비아 숫자 사용 가능하나, 첫 번째 글자로는 사용 불가능 : a3bc(O), abc3(O), 3abc(X)
• 자바에서 사용하는 예약어는 사용 금지 : int(X), break(X), public(X), static(X)

 

 

2. 이름 짓기 권장 사항

 변수, 상수, 메서드들은 이름과 구조만으로도 구분할 수 있게 하는 것이 핵심이며, 이를 구분할 때 권장하는 사항들이 있다.

  1) 변수명, 메서드명

   참고로 메서드명은 이름 뒤에 소괄호와 중괄호가 붙는다.

• 영문 소문자로 시작 : avg, name, value
• 영문 단어를 2개 이상 결합 시 새 단어의 첫 글자를 대문자로 함 : myWork, maxValue, bestPosition, ourClassNum

  2) 상수명

• 변수와 구분하기 위해 모두 대문자로 표기
• 단어가 여러 개 결합 시 가독성을 위해 밑줄을 사용해 분리 ex) MY_DATA

3. 변수의 생존 기간

 변수는 자신이 선언된 열린 중괄호({)의 쌍인 닫힌 중괄호(})를 만날 때 메모리에서 삭제된다.

package sec01_datatype.EX03_RangeOfVariableUse;

public class RangeOfVariableUse {
	public static void main(String[] args) {
    	int value1 = 3; // 변수 value1이 생성되는 시점
        {
        	int value2 = 5; // 변수 value2가 생성되는 시점
            System.out.println(value1);
            System.out.println(value2);
        } // 변수 value2가 사라지는 시점
        System.out.println(value1);
        // System.out.println(value2); // 오류
    } // 변수 value1이 사라지는 시점
}

 

Ⅲ. 자료형의 종류

구분	저장값	자료형
기본 자료형	참(true), 거짓(false)	boolean
	정수	byte, short, int, long
	실수	float, double
	문자(정수)	char
참조 자료형	객체(Object)	배열, 클래스, 인터페이스

 

1. 기본 자료형과 참조 자료형의 차이

 1) 실제 데이터 값의 저장 위치

  둘의 저장 위치의 차이점을 알아보기 전에 메모리의 구조에 대해 알아볼 필요가 있다. 메모리는 목적에 따라 크게 3가지 영역으로 나뉜다.

class 영역 static 영역 final(상수) 영역 method 영역

stack 영역

heap 영역

  클래스 영역(= 정적 영역, 상수 영역, 메서드 영역)과 변수들이 저장되는 공간인 스택 영역, 객체들이 저장되는 공간 힙 영역으로 나눌 수 있다.

변수 b의 실제 변숫값은 "안녕", 변숫값이 저장된 힙 메모리의 위치값은 100이다.

  기본 자료형과 참조 자료형은 값 저장 방식이 서로 다르다.

• 둘 다 변수의 공간은 스택 메모리에 생성
• 기본 자료형은 스택 메모리에 생성된 공간에 변수의 값을 저장
• 참조 자료형은 힙 메모리에 실제 데이터 값, 스택 메모리의 변수 공간에는 실제 변숫값이 저장된 힙 메모리의 위치값 저장

 2) 자료형의 이름 규칙 (필수X, 권고사항)

• 기본 자료형의 이름은 소문자로 시작 ex) int, double
• 참조 자료형의 이름은 대문자로 시작 ex) String, System
• 예외로 기본 자료형을 원소로 하는 배열 참조 자료형은 int[], double[] 처럼 소문자로 시작

 

2. 기본 자료형의 크기와 값의 범위

자료형		자료의 크기	값의 범위
부울대수	boolean	1byte	true, false
정수	byte	1byte	-2^7 ~ 2^7-1
	short	2byte	-2^15 ~ 2^15-1
	int	4byte	-2^31 ~ 2-1
	long	8byte	-2^63 ~ 2^63-1
실수	float	4byte	±(1.40x10^-45 ~ 3.40x10^38)
	double	8byte	±(4.94x10^-324 ~ 1.79x10^308)
문자(정수)	char	2byte	유니코드 문자 (0~2^16-1)

 

1. 부울대수 자료형 boolean(1byte)

• boolean은 true와 false 값만 저장 가능
• 자료 처리의 최소 단위가 1byte이기 때문에 8bit 중 상위 7bit는 사용하지 않고 나머지 1bit만 사용

 

2. 정수 자료형 byte(1byte), short(2byte), int(4byte), long(8byte)

• n개의 bit로 표현할 수 있는 정수는 2^n개이다. ex) n이 2일 때, 00, 01, 10, 11 총 4(2²)개
• 메모리의 효율성을 위해 같은 정수를 담더라도 종류는 4가지이며, 대입 연산자(=)를 중심으로 양쪽 자료형이 같지 않으면 문법 오류가 발생한다.
• byte, short에 저장할 수 없는 범위의 정수 리터럴, int, long에 정수 리터럴을 입력할 때 모두 int 자료형으로 인식
• 정수 리터럴 뒤에 long을 나타내는 L(소문자도 가능)을 붙여 표기하면 long 자료형으로 인식함

byte a = 3; // byte로 인식
short a = 3; // short로 인식
byte a = 138; // int로 인식
int a = 3; // int로 인식
long a = 3; // int로 인식 => 자동 타입 변환이 발생해 long으로 변환 (결론은 long)
long a = 3L; // long으로 인식

 

3. 실수 자료형 float(4byte), double(8byte)

• 실수의 저장 방식은 부동 소수점 방식(가수*밑^지수)으로 저장됨

구분	부호 비트	가수 비트	지수 비트
float (32bit)	1	23	8
double (64bit)	1	52	11

• 일반적으로 float의 정밀도는 소수점 7자리, double의 정밀도는 소수점 15자리 정도

public class FloatVsDouble {
	public static void main(String[] args) {
    	// float의 정밀도 (대략 소수 7자리)
        float f1 = 1.0000001f;
        System.out.println(f1); // 정상 출력
        float f2 = 1.00000001f;
        System.out.println(f2); // 오차 발생
        
        // double의 정밀도(대략 소수 15자리)
        double d1 = 1.000000000000001;
        System.out.println(d1); // 정상 출력
        double d2 = 1.0000000000000001;
        System.out.println(d2); // 오차 발생

• 자바는 실수 리터럴을 double 자료형으로 인식하지만, float를 나타내는 F(소문자 가능)를 실수 리터럴 뒤에 붙이면 float 자료형으로 인식함

float a = 3.5; // 실수 리터럴은 기본적으로 double로 인식 (자동 타입 변환도 안해줌)
float a = 3.5F; // float로 인식
double a = 5.8; // double로 인식
double a = 5; // int로 인식하지만 자동 타입 변환으로 double로 인식됨

• 자바에서는 값을 저장 자료형을 기준으로 출력한다.

public class PrimaryDataType_1 {
	public static void main(String[] args) {
    	// boolean : true / false
        boolean bool1 = true;
        boolean bool2 = false;
        System.out.println(bool1);
        System.out.println(bool2);
        System.out.println();
        
        // 정수(byte, short, int, long)
        byte value1 = 10;
        short value2 = -10;
        int value3 = 100;
        long value4 = -100L; // long 자료형으로 인식
        System.out.println(value1);
        System.out.println(value2);
        System.out.println(value3);
        System.out.println(value4);
        System.out.println();
        
        // 실수(float, double)
        float value5 = 1.2F; // float 자료형으로 인식
        double value6 = -1.5;
        double value7 = 5; // 자동 타입 변환
        System.out.println(value5);
        System.out.println(value6);
        System.out.println(value7); // 실숫값으로 출력 
    }
}

 

4. 문자 자료형 char

• 문자를 작은따옴표 ('') 안에 표기하며, 유니코드 표를 사용해 문자를 특정 정숫값으로 바꿔 메모리에 저장한다. 문자를 읽을 때는 정수를 읽어와 그 정수에 해당하는 문자를 출력한다. 
• char에 정숫값을 저장해도 유니코드 표에는 정수들도 있기 때문에 정수를 저장하고 읽을 수 있다. 다만 문자 자료형으로 저장됐으므로 문자가 아닌 숫자로 이용하고 싶다면 이는 메서드를 통해 변환할 수 있다.
• char 자료형에 유니코드 값을 직접 입력할 때는 '\u+16진수 유니코드'와 같이 사용한다. 2byte로 16진수 4자리로 표현한다. 

// 문자로 저장하는 방법
char value1 = 'A';
char value2 = '가';
char value3 = '3'; // 숫자 3이 아닌 문자 3
System.out.println(value1);
System.out.println(value2);
System.out.println(value3);
System.out.println();

// 정수로 저장하는 방법
char value4 = 65;
char value5 = 0xac00;
char value6 = 51;
System.out.println(value4);
System.out.println(value5);
System.out.println(value6);
System.out.println();

// 유니코드로 직접 입력
char value7 = '\u0041';
char value8 = '\uac00';
char value9 = '\u0033';
System.out.println(value7);
System.out.println(value8);
System.out.println(value9);

이 외에도 2진수, 8진수, 16진수로 저장할 수 있다.

char a = 'A'; // 문자
char b = 65; // 10진수
char c = 0b1000001; // 2진수
char d = 00101; // 8진수
char e = 0x0041; // 16진수
char f = '\u0041' // 유니코드

 

진법마다 숫자의 표현 방식이 다르다.

• 10진수 : 숫자 (ex. int a = 11 => 10진수 11)
• 2진수 : 0b + 숫자 (ex. int b = 0b11 => 10진수 3)
• 8진수 : 0 + 숫자 (ex. int c = 011 => 10진수 9)
• 16진수 : 0x + 숫자 (ex. int d = 0x11 => 10진수 17)

코드에서 진법을 변환하는 방법도 있다.

• 10진수 -> 2진수 : Integer.toBinaryString()
• 10진수 -> 8진수 : Integer.toOctalString()
• 10진수 -> 16진수 : Integer.toHexString()
• 2진수 -> 10진수 : Integer.parseInt("2진수 숫자", 2)
• 8진수 -> 10진수 : Integer.parseInt("8진수 숫자", 8)
• 16진수 -> 10진수 : Integer.parseInt("16진수 숫자", 16)

 

 

Ⅳ. 기본 자료형 간의 타입 변환

• boolean을 제외한 기본 자료형 7개는 타입 변환이 가능함
• 방법은 단순히 변환 대상 앞에 (자료형)만 표기
• 정수나 숫자 리터럴은 숫자 뒤에 L, F를 붙여 타입 변환을 수행할 수도 있음
• 닽, 타입 변환 수행 시 저장할 수 있는 값의 범위나 종류가 달라지므로 값이 변할 수 있음

// 캐스팅 방법 1 : 자료형
int value1 = (int)5.3; // 값이 5.3에서 5로 변경된다.
long value2 = (long)10;
float value3 = (float)5.8;
double value4 = (double)16;

// 캐스팅 방법 2 : L, F
long value5 = 10L;
long value6 = 10l;
float value7 = 5.8F;
float value8 = 5.8f;

 

1. 자동 타입 변환(컴파일러가 자동으로), 수동 타입 변환(개발자가 직접)

 

  크기(범위)가 작은 자료형을 큰 자료형에 대입시 데이터 손실이 발생하지 않으므로 컴파일러가 자동으로 타입 변환 실행해준다. 이를 '업캐스팅(up-casting)'이라고 한다. 이 외에도 모든 정수 리터럴값이 int 자료형으로 인식되지만 byte나 short 자료형에 저장할 수 있는 범위 내의 정수 리터럴 값이 대입될 경우 업캐스팅이 아니지만 자동 타입 변환을 해주기도 한다.

  반대로 큰 자료형을 작은 자료형에 대입하는 것을 '다운캐스팅(down-casting)'이라고 하는데 데이터의 손실이 발생할 수 있으므로 자동 타입 변환이 안되고 개발자가 직접 타입 변환시켜야 한다. 

자료형의 크기(저장하는 값의 범위) : byte < short < char < int < long < float < double

 

// 자동 타입 변환
float value1 = 3; // int => float 업캐스팅
long value2 = 5; // int => long 업캐스팅
double value3 = 7; // int => double 업캐스팅
byte value4 = 8; // int => byte
short value5 = 11; // int => short

// 수동 타입 변환
byte value6 = (byte)128; // int => byte 다운캐스팅
int value7 = (int)3.5; // double => int 다운캐스팅
float value8 = (float)7.00000005; // double => float 다운캐스팅

 

value6의 값은 -128이 나오는데, 정수형 자료형을 작은 범위의 자료형으로 캐스팅할 때는 범위의 반대쪽 끝에서부터 다시 시작하는 서큘러 구조다.

 

 

 

2. 기본 자료형 간의 연산

 

  boolean을 제외한 나머지 기본 자료형은 서로 연산할 수 있지만 같은 자료형끼리만 가능하며 결과 또한 같은 자료형이다. 단, int보다 작은 자료형(byte, short) 간의 연산 결과는 int가 나온다. CPU에서의 연산 최소 단위가 int이기 때문이다.

int + long의 경우 업캐스팅이 되어 long으로 자동 타입 변환을 해 long+long=long으로 계산한다.

// 같은 자료형 간의 연산
int value1 = 3+5;
int value2 = 8/5; // int/int=int
float value3 = 3.0f+5.0f;
double value4 = 8.0/5.0;

byte data1 = 3;
byte data2 = 5;
byte value5 = data1+data2; // data1 + data2는 int형이므로 오류 발생

// 다른 자료형 간의 연산
int value6 = 5+3.5 // 5+3.5는 double형이므로 오류 발생
double value6 = 5+3.5;
int value7 = 5+(int)3.5;

double value8 = 5/2.0;
byte data3 = 3;
short data4 = 5;
int value9 = data3+data4;
double value10 = data3+data4; // data3+data4는 int형이므로 자동 타입 변환 수행, 출력 시 8.0으로 출력됨