변수는 값 하나를 넣어 두는 이름표 붙은 칸이다. 칸을 만들 때 크기와 넣을 수 있는 값의 종류를 함께 정하는데, 이것이 타입이다. 작은 칸은 메모리를 덜 쓰지만 큰 수가 안 들어간다. 자바는 값을 넣지 않은 칸을 읽으려 하면 실행하기도 전에 막고, 칸은 그것을 만든 중괄호 안에서만 쓸 수 있다.
예시로 보기
계산 결과를 나중에 다시 쓰려면 어딘가 적어 둬야 한다. 그 자리가 변수다.
int value = 100;
이 한 줄은 두 가지 일을 한다. int value는 메모리에 정수 하나가 들어갈 칸을 잡고 value라는 이름을 붙인다(선언). = 100은 그 칸에 100을 넣는다(초기화). 모양은 C와 같다.
메모리
+---------+
value | 100 |
+---------+
0x3245F4EE <- 이 칸의 주소
값을 넣지 않고 읽으면 어떻게 될까? C라면 쓰레기 값이 나온다. 자바는 번역 단계에서 막는다.
int value;
int result = value + 10; // 컴파일 오류
javac는 variable value might not have been initialized라고 알려 주고 .class를 만들지 않는다1.
'A'가 65인 것, boolean 식 다섯 개, 범위 예제, printf 서식 표의 모든 줄, Scanner로 한 줄 읽기, 카드 C2 — 02_java-primitive-types_impl.java타입의 종류
자바의 타입은 크게 둘로 갈린다.
- 기본 타입(Primitive Type): 칸에 값 자체가 들어간다. 여덟 가지다.
- 참조 타입(Reference Type): 칸에 값이 있는 곳의 주소가 들어간다. 배열, 클래스, 인터페이스, 문자열, 열거가 여기에 든다. 참조 타입과 메모리 영역에서 다룬다.
flowchart TD
T["자바의 타입"] --> P["기본 타입: 값 자체를 담는다"]
T --> R["참조 타입: 주소를 담는다"]
P --> I["정수: byte, short, char, int, long"]
P --> F["실수: float, double"]
P --> B["참과 거짓: boolean"]
R --> R1["배열, 클래스, 인터페이스, String, 열거"]
정수 타입
타입은 변수를 선언할 때 넣을 수 있는 값의 종류와 범위를 정한다. 정수 타입은 다섯이고 메모리 크기가 서로 다르다.
| 타입 | 크기 | 범위(식) | 범위(수) |
|---|---|---|---|
byte |
1바이트(8비트) | \(-2^7\) ~ \(2^7 - 1\) | −128 ~ 127 |
short |
2바이트(16비트) | \(-2^{15}\) ~ \(2^{15} - 1\) | −32,768 ~ 32,767 |
char |
2바이트(16비트) | \(0\) ~ \(2^{16} - 1\) | 0 ~ 65,535 (유니코드) |
int |
4바이트(32비트) | \(-2^{31}\) ~ \(2^{31} - 1\) | −2,147,483,648 ~ 2,147,483,647 |
long |
8바이트(64비트) | \(-2^{63}\) ~ \(2^{63} - 1\) | 약 ±922경 |
비트가 \(n\)개면 나타낼 수 있는 값은 \(2^n\)가지다. 그 절반을 음수에, 나머지 절반을 0과 양수에 쓴다. 그래서 범위가 \(-2^{n-1}\)부터 \(2^{n-1} - 1\)까지다. byte로 해 보면 \(2^8 = 256\)가지를 −128 ~ −1(128개)과 0 ~ 127(128개)로 나눈다. 0이 양수 쪽 자리를 하나 차지해서 양수 끝이 1 작다. 비트로 음수를 적는 방법은 정수의 2진 표현과 2의 보수에 있다.
int의 최댓값은 약 21억이다. 한국 인구(약 5천만)는 들어가지만 세계 인구(약 80억)는 안 들어간다.
char만 음수가 없다. char는 글자를 담는 타입인데, 컴퓨터는 글자를 번호로 기억한다. 'A'는 65번, '가'는 44032번이다. 번호에는 음수가 필요 없으므로 16비트를 모두 0 이상에 쓴다.
실수 타입과 boolean
| 타입 | 크기 | 담는 값 |
|---|---|---|
float |
4바이트(32비트) | 소수점이 있는 수 |
double |
8바이트(64비트) | 소수점이 있는 수. float보다 자릿수가 많다 |
boolean |
아래 참고 | true 또는 false |
boolean에는 참(true)과 거짓(false) 두 값만 들어간다. 조건문과 반복문에서 실행 흐름을 바꾸는 데 쓴다.
int x = 10;
boolean r1 = (x == 20); // false
boolean r2 = (x != 20); // true
boolean r3 = (x > 20); // false
boolean r4 = (0 < x && x < 20); // true
boolean r5 = (x < 0 || x > 200); // false
boolean의 크기를 1비트라고 적는 표도 있다. 값이 둘뿐이라 정보로는 1비트면 충분하다는 뜻이다. 실제로 메모리를 몇 비트 쓰는지는 자바 규격이 정해 두지 않았다2.
코드에 직접 적은 값
코드에 직접 적은 값을 리터럴이라 부른다. 자바는 소수점 없는 수를 int로, 소수점 있는 수를 double로 본다1. 그래서 다른 타입에 넣을 때는 끝에 글자를 붙인다.
long big = 3000000000L; // L이 없으면 컴파일 오류: integer number too large
float f = 170.5f; // f가 없으면 컴파일 오류: possible lossy conversion from double to float
변수의 범위
변수는 자기가 선언된 중괄호 { } 안에서만 쓸 수 있다. 조건문이나 반복문의 중괄호 안에서 만든 변수는 그 중괄호를 나가면 사라진다.
public static void main(String[] args) {
int var1; // 메서드 블록에서 선언
if (...) {
int var2; // if 블록에서 선언
// var1, var2 쓸 수 있다
}
for (...) {
int var3; // for 블록에서 선언
// var1, var3 쓸 수 있다. var2는 못 쓴다
}
// var1만 쓸 수 있다. var2, var3은 못 쓴다
}
안쪽 중괄호에서는 바깥 변수가 보인다. 바깥에서는 안쪽 변수가 보이지 않는다. 블록 밖에서 var2를 쓰면 javac가 cannot find symbol이라며 멈춘다1. 블록이 끝난 뒤에도 값이 필요하면 변수를 블록 바깥에서 선언한다.
출력과 입력
출력. 화면에 값을 찍는 명령은 셋이다.
| 명령 | 하는 일 |
|---|---|
System.out.println(값) |
값을 찍고 줄을 바꾼다 |
System.out.print(값) |
값을 찍고 줄을 바꾸지 않는다 |
System.out.printf("서식", 값, ...) |
서식에 맞춰 찍는다 |
printf의 서식 안에서 %로 시작하는 자리에 뒤의 값이 차례로 들어간다.
int age = 20;
String area = "동작구";
System.out.printf("나는 %s에 살고 있다.%n", area); // 나는 동작구에 살고 있다.
System.out.printf("나는 %d살이다.%n", age); // 나는 20살이다.
서식 글자의 뜻은 다음과 같다. 출력 칸의 _는 빈칸이다.
| 종류 | 서식 | 뜻 | 123, 123.45, “abc”를 찍으면 |
|---|---|---|---|
| 정수 | %d |
정수 | 123 |
%6d |
6칸, 왼쪽을 비운다 | ___123 |
|
%-6d |
6칸, 오른쪽을 비운다 | 123___ |
|
%06d |
6칸, 왼쪽을 0으로 채운다 | 000123 |
|
| 실수 | %10.2f |
전체 10칸(정수부 7칸 + 점 + 소수 2칸), 왼쪽을 비운다 | ____123.45 |
%-10.2f |
전체 10칸, 오른쪽을 비운다 | 123.45____ |
|
%010.2f |
전체 10칸, 왼쪽을 0으로 채운다 | 0000123.45 |
|
| 문자열 | %s |
문자열 | abc |
%6s |
6칸, 왼쪽을 비운다 | ___abc |
|
%-6s |
6칸, 오른쪽을 비운다 | abc___ |
|
| 특수 | \t, \n, %% |
탭, 줄 바꿈, % 글자 |
숫자는 전체 칸 수, -는 왼쪽 붙이기, 앞의 0은 빈자리를 0으로 채우기, .2는 소수 둘째 자리까지다.
입력. 키보드로 친 것을 읽으려면 Scanner를 쓴다.
import java.util.Scanner; // 맨 위에 적는다
Scanner scanner = new Scanner(System.in); // 키보드와 이은 Scanner를 만든다
System.out.print("이름을 입력하세요: ");
String name = scanner.nextLine(); // 엔터를 칠 때까지 기다렸다가 한 줄을 읽는다
System.out.println("입력된 이름: " + name);
scanner.close(); // 다 쓰면 닫는다(권장)
nextLine()은 엔터가 눌릴 때까지 기다리고, 그때까지 친 것을 통째로 문자열로 돌려준다. 20을 쳐도 숫자 20이 아니라 글자 "20"이 온다. 계산하려면 숫자로 바꿔야 한다. 방법은 타입 변환에 있다.
활용
- 정수는 보통
int, 실수는 보통double을 쓴다. 리터럴의 기본 타입이 이 둘이라 변환 없이 쓸 수 있다1. 21억을 넘을 수 있는 값(전체 조회 수, 밀리초 단위 시각)에는long을 쓴다. - 흔한 실수:
if안에서 선언한 변수를if밖에서 찍으려 한다. 선언을if위로 올린다. - 흔한 실수:
nextLine()으로 받은"20"에 1을 더해"201"을 얻는다.
연결
- 선수: JVM과 바이트코드
- 타입끼리 값을 옮길 때: 타입 변환. 범위를 넘을 때: 연산자와 오버플로
- 정수 범위가 이런 모양인 이유: 정수의 2진 표현과 2의 보수.
float와double의 속 모양: 부동소수점 - 2의 거듭제곱과 비트 수: 진법과 자릿수
확인 문제
C1 기본 타입 여덟 가지를 쓰고, 정수 타입 다섯 개의 크기(비트)와 byte, char의 범위를 쓰라.
답: byte(8), short(16), char(16), int(32), long(64), float, double, boolean. byte는 −128 ~ 127, char는 0 ~ 65,535.
이유: 부호 있는 \(n\)비트 정수는 \(-2^{n-1}\) ~ \(2^{n-1} - 1\)이다. char는 글자 번호라 음수가 없다. 흔한 오답은 byte를 −127 ~ 127이나 0 ~ 255로 쓰는 것이다.
C2 System.out.printf("[%5d|%-5s|%.1f]", 42, "ab", 3.14159);의 출력을 빈칸까지 정확히 쓰라.
답: [ 42|ab |3.1]
이유: %5d는 5칸에 오른쪽으로 붙여 앞에 빈칸 3개. %-5s는 5칸에 왼쪽으로 붙여 뒤에 빈칸 3개. %.1f는 소수 첫째 자리까지라 3.1이다.
C3 다음 중 컴파일 오류가 나는 것을 모두 고르고 이유를 쓰라. ① int a; int b = a + 1; ② long c = 3000000000; ③ if (true) { int d = 1; } System.out.println(d); ④ char e = 'A';
답: ①, ②, ③.
이유: ①은 값을 넣지 않은 변수를 읽었다. ②는 30억이 int 범위(약 21억)를 넘는데 끝에 L이 없다. ③은 d가 if의 중괄호 안에서만 살아 있다. ④는 문제없다.