[Java] 자바 데이터 타입, 변수 그리고 배열

👩‍🚀 목표

자바의 프리미티브 타입, 변수 그리고 배열을 사용하는 방법 익히기

👩‍💻 학습할 것

• 프리미티브 타입 종류와 값의 범위 그리고 기본 값
• 프리미티브 타입과 레퍼런스 타입
• 리터럴
• 변수 선언 및 초기화하는 방법
• 변수의 스코프와 라이프타임
• 타입 변환, 캐스팅 그리고 타입 프로모션
• 1차 및 2차 배열 선언하기
• 타입 추론, var

---

 

🦸‍♀️ Primitive Type 종류와 값의 범위 그리고 기본 값

primitive type 기본형 타입

값을 할당할 때 변수의 주소값에 값이 그대로 저장되고,

JVM Runtime Area의 Stack Area에 저장된다.

	type	size	default value	range
논리형	boolean	1byte	flase	true,false
정수형	byte	1byte	0	-128 ~ 127
	short	2byte	0	-32,768 ~ 32767
	int	4byte	0	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647
	long	8byte	0L	-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807
실수형	float	4byte	0.0F	1.4E-45 ~ 3.4028235E38
	double	8byte	0.0	4.9E-324 ~ 1.7976931348623157E308
문자형	char	2byte (16bit)	'\u0000'	0 ~ 65,535 (2＾16 = 65536가지)

 

최솟값과 최댓값을 출력해보자.

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
        System.out.println("byte 최솟값 : " + Byte.MIN_VALUE);
        System.out.println("byte 최댓값 : " + Byte.MAX_VALUE);

        System.out.println("short 최솟값 : " + Short.MIN_VALUE);
        System.out.println("short 최댓값 : " + Short.MAX_VALUE);

        System.out.println("int 최솟값 : " + Integer.MIN_VALUE);
        System.out.println("int 최댓값 : " + Integer.MAX_VALUE);

        System.out.println("long 최솟값 : " + Long.MIN_VALUE);
        System.out.println("long 최댓값 : " + Long.MAX_VALUE);

        System.out.println("float 최솟값 : " + Float.MIN_VALUE);
        System.out.println("float 최댓값 : " + Float.MAX_VALUE);

        System.out.println("double 최솟값 : " + Double.MIN_VALUE);
        System.out.println("double 최댓값 : " + Double.MAX_VALUE);
	}
}

결과

byte 최솟값 : -128
byte 최댓값 : 127
short 최솟값 : -32768
short 최댓값 : 32767
int 최솟값 : -2147483648
int 최댓값 : 2147483647
long 최솟값 : -9223372036854775808
long 최댓값 : 9223372036854775807
float 최솟값 : 1.4E-45
float 최댓값 : 3.4028235E38
double 최솟값 : 4.9E-324
double 최댓값 : 1.7976931348623157E308

 

범위를 벗어나는 값을 대입하면 어떻게 될까?

public class RangeTest {
	public static void main(String[] args) {
        byte num = 1000;
        System.out.println(num);
	}
}

Exception in thread "main" java.lang.Error: Unresolved compilation problem: 
	Type mismatch: cannot convert from int to byte

타입을 바꾸라한다.

 

 

🦸‍♀️ Primitive Type과 Reference Type

저장할 값의 종류에 따라 크게 기본형 primitive type과 참조형 reperence type 두가지로 나눈다.

primitive type

실제 값(data)을 저장

산술 연산 가능

Stack에 저장

 

reperence type

어떤 값이 저장되어 있는 주소(memory address)를 저장

null 또는 객체의 주소(4byte 정수) 저장

만약 JVM이 32bit가 아니라 64bit라면 참조형 변수 크기는 8byte가 된다.

C언어와 달리 참조형 변수 간 연산을 할 수 없다.

Heap에 저장

 

 

🦸‍♀️ 리터럴 literal

상수와 다르다.

상수는 값을 한 번 저장하면 변경할 수 없는 저장공간

리터럴은 그 자체로 값을 의미하는 것이다.

영문 사전 : 문자 그대로의 형태

 

리터럴에도 타입이 있다. 변수의 타입은 값의 타입(리터럴 타입)에 의해 결정된다.

	리터럴	접미사
논리형	false, true
정수형	123, 0b0101, 077, 0xFF, 100L	L
실수형	3.14, 3.0e8, 1.4f, 0xFF, 100L	f, d
문자형	'A', '1', '\n'
문자열	"ABC", "123", "A", "true"

// 정수 리터럴
int a = 15;
int number = 1_000; // 큰 수의 표현 및 인식을 쉽게 하기 위해 언더바로 구분 가능

// 실수 리터럴
double f = 0.1234;

// 문자 리터럴
char a = 'L';

// 문자열 리터럴
String literal = "hello";

// 논리타입 리터럴
boolean a = true;

 

정수형과 실수형은 타입이 여러개라서 접두사나 접미사를 붙여서 타입을 구분한다.

 

정수형 리터럴

JDK1.7부터 정수형 리터럴의 중간에 구분자(_)를 넣을수 있게 되어 큰 숫자를 편하게 읽을 수 있다. 

int number = 1_000;

 

int : 없음

long : l 또는 L

16진수 : 0x 또는 0X (접두사)

8진수 : 0 (접두사)

 

실수형 리터럴 

float : f

double : d

 

문자형 리터럴

작은 따옴표로 문자 하나만 감싼다.

빈문자열은 넣을 수 없다.

유니코드로 변환되고 이진수로 변환하여 char 타입 변수에 저장된다.

정수 리터럴을 이용하여 유니코드를 char 타입 변수에 직접 대입하는 것도 가능하다.

(출력할 때 유니코드 디코딩 방식을 사용하기 때문이다.)

 

문자열 리터럴

큰 따옴표로 감싼다.

빈문자열을 넣는 것이 가능하다.

 

String은 클래스이므로 new 연산자를 사용해야 하지만 간단히 사용해도 된다.

new 연산자를 사용할 경우 메모리 할당이 이루어져 항상 새로운 String 인스턴스를 생성하지만

문자열 리터럴은 이미 존재하는 것을 재사용하는 것이다.

String str1 = "abc";

String str2 = "abc";

문자열 리터럴 "abc"의 주소가 str1과 srt2에 저장되는 것을 의미한다.

 

문자열 리터럴은 컴파일 시에 클래스 파일에 저장된다. (JVM내의 constant pool)

같은 내용의 문자열 리터럴은 한번만 저장된다.

문자열 리터럴 = String 인스턴스 = 한번 생성시 내용변경 x = 하나의 인스턴스 공유하면 됨 !

 

🤔왜 char은 안되고 String에만 빈문자열을 넣을수 있을까?

변수 선언시 각 타입의 기본값으로 초기화 하지만

String은 참조형 타입의 null 보다는 빈 문자열로

char형은 기본값인 \u0000대신 공백으로 초기화 하는 것이 보통이다. 

 

 

🦸‍♀️ 변수 선언 및 초기화하는 방법

변수

하나의 값을 저장할 수 있는 저장공간

변수선언

변수타입 변수명;

int x;

x라는 이름을 가진 저장공간이 생긴다.

 

변수명 사용 규칙

• 변수명은 숫자로 시작 x
• _와 $문자 이외의 특수문자 사용 x
• 자바 키워드 변수명 사용 x (int, class, return 등등)

 

초기화

변수명 = 값;

x = 10;

변수 x에 10이 저장

 

대입연산자, assignment operator,  =

오른쪽의 값을 왼쪽에 저장

 

 

선언과 초기화

int x = 10;

 

2차원 배열 선언

보통 테이블 형태의 데이터를 담는데 사용된다.

 

타입[ ][ ] 변수명;

타입 변수명[ ][ ];

타입[ ] 변수명[ ];

 

int[][] score;
int score[][];
int[] score[];

 

2차원 배열 생성

[행][열]로 표현

int[][] score = new int[4][3]

4행 3열, 12개의 int 값을 저장할 수 있는 공간이 생긴다.

int 기본값인 0으로 초기화 된다.

 

 

🦸‍♀️ 변수의 스코프와 라이프타임

변수의 스코프

 프로그램상에서 변수가 사용가능한 범위

 

라이프타임  Lifetime

해당 변수가 언제까지 메모리에 살아있는지 의미

 

전역변수 Global variable

함수 밖에 선언하여 클래스 전체에서 사용가능한 변수

 

클래스 변수 Class variable

클래스 영역에서 선언하여 클래스가 메모리에 로드될때 생성

static 이 붙음

모든 인스턴스에 공통적으로 사용

인스턴스를 생성하지 않아도 사용가능

라이프타임은 클래스가 메모리에 올라간후부터 프로그램 종료시까지

 

인스턴스 변수 Instance variable

클래스 영역에서 선언하여 인스턴스가 생성될때 생성

라이프타임은 인스턴스 생성후부터 인스턴스화한 객체가 사라질 때까지

 

지역변수 Local variable

함수 속에 선언하여 해당 함수 속에서만 사용가능한 변수

변수 선언문이 수행되었을때 생성

라이프타임은 변수 선언 후 블록을 벗어날 때까지

 

🤔 static 변수는 왜 인스턴스 변수를 참조할 수 없는가?

클래스 변수는 클래스가 메모리에 로드될 때 생성되고 인스턴스 변수는 인스턴스를 생성할때 생성된다.

 

 

🦸‍♀️ 타입 변환, 캐스팅 그리고 타입 프로모션

타입 변환

변수 또는 리터럴의 타입을 다른 타입으로 변환하는 것

자동 타입변환(묵시적)과 강제 타입변환(명시적)이 있다.

boolean은 타입변환을 할 수 없다.

 

자동타입변환

작은 데이터 값을 더 큰 데이터 타입에 할당하는 경우에만 일어남

byte형 → short형 → int형 → long형 → float형 → double형

                     char형  → int형

메모리 공간과는 별개로 자료형이 표현할 수 있는 숫자의 범위가 기준이다.

따라서 8byte인 long 보다 4byte인 float가 더 크다.(표현할 수 있는 숫자의 범위가 더 크기 때문에)

 

강제 타입변환

(변환할타입)변환할 데이터;

char a = 'a';
int num = 7;
a = (char)num;

 

캐스팅 Casting

강제로 큰 데이터 타입을 작은 데이터 타입으로 쪼개서 저장

데이터의 손실이나 변형이 생길수 있다.

 

타입 프로모션 Type promotion

작은 타입값 → 큰 타입에 할당

변환 전후 값 동일

자동 형변환 일어남

 

 

🦸‍♀️ 1차 및 2차 배열 선언하기

배열 Array

같은 타입의 변수를 하나의 묶음으로 다루는 것

// 배열을 사용하지 않을 때
int score1, score2, score3, score4, score5;

// 배열을 사용할 때
int[] score = new int[5];

score는 배열에 필요한 참조변수이지 값을 저장하기 위한 공간은 아니다.

[그림]

 

선언

생성된 배열을 다룰 참조변수를 위한 공간 만들기

 

타입[ ] 변수명;

int[] score;
String[] name;

 

타입 변수명[ ];

int score[];
String name[];

 

생성

실제 저장 공간 생성

 

타입[ ] 변수명;                       // 선언

변수명 = new 타입[길이];  // 배열생성

int[] score;
score = new int[5];

 

선언과 생성

타입[ ] 변수명 = new 타입[길이];

int[] score = new int[5];

 

인덱스 index

배열의 요소마다 붙여진 일련번호

1아니고 0부터 시작

 

배열의 요소 element

생성된 배열의 각 저장공간

접근 방법 : 배열명[인덱스];

 

배열의 초기화 

배열은 생성과 동시에 자동으로 기본값으로 초기화됨

원하는 값을 넣어 생성과 초기화를 동시에도 가능

선언과 생성을 따로 할 경우에는 new연산자 생략 불가능

int[] score = new int[]{ 50, 60, 70, 80, 90 }

// new 연산자 생략가능
int[] score = { 50, 60, 70, 80, 90 }

 

 

🦸‍♀️ 타입 추론, var

var

• Java 10에서 도입되었다.
• 변수를 선언할 때 타입을 생략할 수 있다.
• 컴파일러가 타입을 추론한다. → 추론할 수 없는 경우 컴파일 에러
• 지역변수이다.
• 개발자가 쉽게 타입을 유추할 수 없기 때문에 초기화를 동시에 해줘야 한다.
• null로 초기화 할 수 없다. → 컴파일 에러
• 배열과 Lambda에 사용할 수 없다.

 

타입추론

• 정적 타이핑을 지원하는 언어에서, 타입이 정해지지 않은 변수에 대해
  컴파일러가 리터럴 값을 통해 변수의 타입을 스스로 찾아낼 수 있도록 하는 기능
• 타입을 명시하지 않아도 된다.
  • 코드량을 줄인다.
  • 코드의 가독성을 높일 수 있다.
• Java 10부터 var 구문이 생기고 자바 11 부터는 이를 통한 람다 타입 지원도 생겼다.
  컴파일러는 개발자가 입력한 초기화 값을 통해 타입을 유추하는데,
  var는 컴파일러가 타입을 유추할 수 있도록 반드시 데이터를 초기화 해야 한다.

 

 

 

참조

2주차 과제: 자바 데이터 타입, 변수 그리고 배열

남궁성, 자바의 정석 기초편, 도우출판, 2019

기본형과 참조형 - https://velog.io/@doli0913/기본형과-참조형

타입변환 - https://velog.io/@rabbit/타입-변환-타입-캐스팅-타입-프로모션

var - https://codechacha.com/ko/java-local-variable-type-inference/

타입추론 - https://velog.io/@bk_log/Java-타입-추론