개요
변수(Variable)란 값을 저장할 수 있는 메모리의 특정 번지에 붙이는 이름입니다.
변수를 통해 값을 저장하고 읽을 수 있습니다.
변수의 선언과 정의
변수를 선언하는 것과 정의하는 것을 혼용해서 사용하지만, 선언과 정의는 다른 용어입니다.
선언(Declaration): 변수의 이름과 타입을 지정하여 컴파일러가 해당 변수를 인식할 수 있도록 하는 것.
정의(Definition): 변수를 선언하고 해당 변수에 메모리를 할당하는 것.
선언한 변수에 처음 값을 정의하는 것을 ‘초기화(Initialization)’라고 합니다.
변수를 선언할 때, 다음과 같은 규칙을 따라야 합니다.
1. 문자, ‘$’, ‘_’ 외의 글자는 첫 번째로 올 수 없다.
ex) apple, $price, _cloud와 같은 변수명을 가질 수는 있지만, 1p, @apple과 같은 변수명을 가질 수 없습니다.
2. Java 예약어(Reserved Word)*를 사용할 수 없다.
ex) 변수명을 int, try, class 등과 같은 예약어를 변수명으로 지정할 수 없습니다.
예약어*: 프로그래밍 언어에서 특별한 용도로 미리 정의된 단어
변수 사용 범위
변수 i는 if문 내에서 초기화되었고, i의 값을 출력하려고 하면 오류가 발생합니다.
i의 유효 범위(scope)를 벗어났기 때문입니다.
Java의 모든 변수는 중괄호 블록 내에서 선언되고 사용되며,
메소드의 실행이 종료되면, 메모리에서 자동으로 해제됩니다.
메소드 내에서 선언된 변수를 지역 변수(Local Varible)라고 합니다.
프리미티브 타입 종류와 값의 범위 그리고 기본값
기본 타입이라고 불리는 프리미티브 타입(Primitive Type)은 크게 3가지로 나뉘고, 총 8개가 있습니다.
정수 타입
정수 타입은 총 5개로, 다음과 같습니다.
| 타입 | 메모리(byte) | 범위 |
| byte | 1 | -128(-2^7)~127(2^7-1) |
| short | 2 | -32768(-2^15)~32767(2^15-1) |
| char | 2 | 0~65535(유니코드) |
| int | 4 | -2147483648(-2^31)~2147483647(2^31-1) |
| long | 8 | -9223372036854775808(-2^63)~9223372036854775807(2^63-1) |
0이 양수 부분에 포함되어 있으므로, 음수보다 1 작게 표현됩니다.
1 byte는 8 bit이고, 그 중 1 bit는 기본적으로 부호를 결정하기 때문에,
부호가 있는 N byte의 정수 범위는 -2^(8N-1)~2^(8N-1)-1 입니다.
📢 출력 예시
9 148 1315 179
Java는 2진수, 8진수, 10진수, 16진수를 정수로 인식합니다.
📢 출력 예시
a = 20240124, b = 2345678901
long 타입은 기본적으로, int로 취급됩니다.
int 범위를 넘어서는 경우, 정수 리터럴* 뒤에 소문자 l 또는 대문자 L을 붙여,
컴파일러가 long으로 인식하게 해야 합니다.
소문자 l의 경우 숫자와 혼란이 있을 수 있으니,
대문자 L을 주로 붙입니다.
📢 출력 예시
var1 = A, var2 = A, var3 = A
Java에서는 유니코드를 저장할 수 있는 2byte 크기인 char 타입을 지원합니다.
10진수, 16진수를 인식할 수 있습니다.
String 타입
하나의 문자는 char 타입 변수로 인식되어 유니코드로 저장되지만,
큰따옴표(”)로 감싼 여러 개의 문자들은 유니코드로 변환할 수 없습니다.
큰따옴표 안에 있는 문자들을 문자열이라고 부르는데,
문자열을 변수로 저장하고 싶다면, String 타입을 사용해야 합니다.
📢 출력 예시
A
가
칸을 띄웁니다.
줄을
변경합니다.
단어3
"우리는 Java를 공부한다."
'Copilot'은 인공지능이다.
\ 이것은 역슬래시.
운영체제 또는 IDE에 따라, \n과 \r의 지원 유무 및 처리 방식이 다를 수도 있습니다.
대부분의 Unix 기반 시스템에서도 \n과 \r을 동일하게 처리합니다.
위의 운영체계는 ubuntu입니다.
apt install openjdk-17-jdk는 JDK 패키지를 설치한 것입니다.
vi string.java는 문서편집기를 통해, 코드를 입력할 수 있도록 한 것입니다.
javac는 .java 파일을 바이트코드로 번역하는 작업입니다. .class 파일이 생성됩니다.
변환된 바이트코드를 실행하면 출력됩니다. 이때, .class는 붙이지 않습니다.
실수 타입
소수점을 저장할 수 있는 타입은 총 2개가 있습니다.
| 타입 | 메모리(byte) | 범위(절댓값 기준) | 정밀도(소수점 이하 자리) |
| float | 4 | 1.4 * 10^-45 ~ 3.4 * 10^38 | 7 |
| double | 8 | 4.9 * 10^-324 ~ 1.8 * 10^308 | 15 |
double은 float보다 약 2배의 정밀도를 가집니다.
논리 타입
Java에서 논리 리터럴로 true와 false를 사용합니다.
타입 이름은 boolean이고, 1byte의 크기입니다.
조건문과 제어문에 자주 사용됩니다.
조건문 내에 isMale이 참(true)인 경우 전자를, 거짓(false)인 경우 후자를 출력합니다.
변수 기본값
C, C++, Python에서 전역 변수(Global Variable)과 지역 변수(Local Variable)가 있었던 것과 같이,
Java에서는 인스턴스 변수(Instance Variable)와 클래스 변수(Class Variable),
그리고 지역 변수(Local Variable)가 있습니다.
변수를 초기화하지 않으면, 그 변수에는 쓰레기 값이 담깁니다.
인스턴스 변수와 클래스 변수는 변수의 값이 유지된다는 특징을 가지고 있어,
메소드가 종료될 때 변수가 소멸하는 지역 변수와 달리, 초기화를 하지 않아도 기본값이 저장됩니다.
📢 출력 예시
v_byte = 0
v_short = 0
v_int = 0
v_long = 0
v_char =
v_string = null
v_float = 0.0
v_double = 0.0
v_boolean = false
위와와 같이 출력되며, char의 경우, 기본값은 '\u0000'입니다.
IDE의 지원 환경에 따라, 위와 같이 출력되지 않을 수 있습니다.
리터럴*: 소스 코드에서 개발자에 의해 직접 입력된 값
래퍼런스 타입
자료형 프리미티브 타입과 래퍼런스 타입으로 나뉩니다.
📢 출력 예시
10 10
15 15
Reference는 ‘참조’를 뜻합니다.
참조 타입은 실제 값이 저장되지 않고,
자료가 저장된 공간의 주소를 저장하는데,
위의 C++과 유사한 개념입니다.
Heap에는 실제 값이 저장되고, 그 실제 값을 가리키는 변수는 stack에 저장됩니다.
heap 영역의 값을 가리키는 stack 영역의 어떠한 값이 사라진다면,
JVM은 이를 감지하여 가비지 컬렉터(Garbage Collector)에서 자동으로 제거합니다.
그러므로, Java는 다른 언어와 달리 코드를 통해 객체를 직접 해제(delete)하는 방법을 제공하지 않습니다.
참조형 변수는 null로 초기화할 수 있습니다.
래퍼런스 타입의 종류는 4개가 있으며, 다음과 같습니다.
| 타입 | 메모리(byte) | 기본값 |
| Array(배열) | 4 | null |
| Enumeration(열거) | 4 | null |
| Class(클래스) | 4 | null |
| Interface(인터페이스) | 4 | null |
래퍼런스 타입은 모두 주솟값을 참조하는 변수이므로 4 byte입니다.
열거, 클래스, 인터페이스는 추후에 다시 다룹니다.
클래스 변수와 인스턴스 변수
다른 언어에서는 전역 변수를 선언하여, 함수 및 객체 밖에 있는 변수를 호출할 수 있습니다.
위는 C, C++, Python의 전역 변수 선언 예시입니다. 모두 출력 예시는 동일합니다.
Java의 경우에도 전역 변수의 기능을 지원하는데, 클래스 변수와 인스턴스 변수로 나뉩니다.
📢 출력 예시
class_var = 0
instance_var = 0
local_var = 0
위는 클래스 변수, 인스턴스 변수, 지역 변수를 선언하고 초기화한 예시입니다.
클래스 변수와 인스턴스 변수는 자동 초기화된다는 특징이 있습니다.
클래스 변수(Class Variable)는, 객체를 따로 생성하지 않더라도 사용할 수 있는 변수고, 앞에 static을 붙입니다.
클래스 변수는 프로그램이 종료될 때까지 메모리를 계속 차지하므로,
과도하게 사용할 경우 프로그램 실행 속도에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
📢 출력 예시
0
클래스 변수가 선언되면, 클래스 이름이 같은 모든 영역에서 해당 변수를 호출할 수 있으므로,
여러 개의 프로젝트를 동시에 사용할 경우, 주의가 필요할 수 있습니다.
클래스 변수의 접근 제어 지시자를 public으로 설정한다면,
다른 패키지에서도 클래스 변수를 호출할 수 있습니다.
인스턴스 변수(Instance Variable)은 클래스 영역에서 선언하여 객체가 생성될 때 만들어지고,
Java가 동적으로 할당한 객체들이 저장되는 영역인 heap에 저장됩니다.
이 변수는 생성된 기간동안 호출하여 사용할 수 있다는 특징을 가집니다.
인스턴스 변수는 인스턴스(객체)를 생성하지 않으면, 호출할 수 없습니다.
추후에, 클래스에 대해 다루게 된다면 그 이유를 이해할 수 있습니다.
📢 출력 예시
10
5
변수가 호출될 때 지역 변수가 전역 변수보다 우선 호출됩니다.
cf. 지역 변수(Local Variable)는 stack 영역에 저장됩니다.
stack은 메소드 호출과 반환, 지역 변수 및 매개변수 저장 등을 담당합니다.
타입 변환, 캐스팅 그리고 타입 프로모션
두 변수의 자료형이 동일할 경우, 한쪽 변수값을 다른 변수에 저장할 수 있습니다.
자동 타입 변환
기본적으로 두 변수의 자료형이 다른 경우, 특정 조건에만 자료형이 자동으로 변환될 수 있습니다.
이 경우를 자동 타입 변환(Promotion)이라고 합니다.
📢 출력 예시
3.0
자동 타입 변환은 값의 허용 범위가 작은 타입을 큰 범위에 저장될 때 발생합니다.
다음은, 범위의 크기를 역순으로 나열한 것입니다.
byte < short < int < long < float < double
예외적으로 정수형인 char는 음수를 포함하지 않기 때문에,
허용 범위가 작은 byte 타입마저 자동으로 char형으로 변환할 수 없습니다.
강제 타입 변환
범위가 큰 변수더라도 범위가 작은 변수로 변환시킬 수 있는데, 이를 강제 타입 변환(casting)이라고 합니다.
📢 출력 예시
A
3
int는 float보다 범위가 작지만, 강제 타입 변환을 통해 float형 변수를 int형으로 변환할 수 있습니다.
이 경우 소숫점이 제거됩니다.
연산의 자동 타입 변환
정수끼리의 연산은 모두 JVM은 기본적으로 int로 인식합니다.
이는 나눗셈도 포함이므로, 다음 소스 코드의 출력 결과도 우리의 예상과 다르게 나옵니다.
📢 출력 예시
0
0.5
따라서, 우리가 원하는 값인 0.5를 출력하기 위해서는 둘 중 하나의 자료형을 실수형으로 바꿔야 합니다.
자료형이 다른 값끼리 연산을 할 경우, 범위가 큰 자료형으로 저장이 되기 때문입니다.
또한, 정수형 변수를 더하는게 아닌, 숫자를 더하는 것은 int로 변환되지 않습니다.
실수끼리의 연산은 기본적으로 double로 인식합니다.
문자열의 연산과 강제 타입 변환
문자열은 + 연산자를 통해, 다른 자료형과 연산을 할 수 있습니다.
문자열과의 연산보다 우선적으로 연산되는 것이 없다면,
문자열과의 연산에서 다른 자료형은 모두 문자열로 자동 타입 변환됩니다.
📢 출력 예시
Hello, World!55
Hello, World!10
Hello, World!25
10Hello, World!
문자열을 기본 타입으로 강제 타입 변환하고 싶다면, 다음 코드를 통해 변환할 수 있습니다.
📢 출력 예시
12
반대로 숫자를 문자열로 변환하고 싶은 경우에는 다음과 같이 사용하면 됩니다.
String str = String.valueOf();
정리
내용이 길어 분할하여 올립니다.
다음에는 좀 더 심화적인 파트, 그리고 배열에 대해 다룹니다.
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