기본형과 참조형

기본형

위 이미지에 있는 8개의 종류가 데이터의 가장 기본이 되는 타입으로 기본형이라고 불립니다.
기본형 중 변수 값에 가장 적합한 타입을 선택하여 변수를 선언하시면 됩니다.
기본형 변수는 실제 값을 저장합니다.
기본형은 크게 논리, 문자, 정수, 실수 형으로 분리됩니다.
- 논리형 : boolean
- 문자형 : char
- 정수형 : byte, short, int, long
- 실수형 : float, double

기본형의 종류와 크기

논리형
- true/false
- 조건식과 논리적 계산에 사용됩니다.
문자형
- 문자를 저장하며 변수 당 하나의 문자만을 저장할 수 있습니다.(여러 개의 문자는 String)
정수형
- 정수 값을 저장합니다.
- 주로 int, long 을 사용하며 byte는 이진 데이터를 다루는데 사용합니다.
- default 타입은 int 입니다.
실수형
- 실수 값을 저장합니다.
- default 타입은 double 입니다.

기본형의 표현 범위

표현 범위 이해하기

1bit 에는 0과 1이 들어갈 수 있습니다.
- 1bit는 0, 1 -> 2개
  2bit는 00, 10, 01, 11 -> 4개를 표현할 수 있습니다.
즉, n비트로 표현할 수 있는 값의 개수는 : 2^n 개 입니다.
- 8bit = 2^8 : 256개
n비트로 표현할 수 있는 부호없는 정수의 범위 : 0 ~ 2^n - 1
- 8bit : 0 ~ 255
n비트로 표현할 수 있는 부호있는 정수의 범위 : -2^(n-1) ~ 2^(n-1) - 1
- 8bit : -128 ~ 127
이제 위 표에 있는 Range 즉, 표현 범위에 대해 이해할 수 있습니다.

실수형 표현 범위

실수형을 처리할 때 정밀도라는 개념이 등장합니다.
정밀도는 '소수점 몇자리 까지 오차없이 표현할 수 있는가' 를 뜻합니다.

S는 부호 즉, 양수인지 음수인지를 표현합니다.
E는 지수 즉, 2의 지수를 표현합니다.
M은 가수 즉, 소수점 이하를 표현합니다.
위처럼 실수형은 정수형과는 저장방식이 다르기 때문에 오차가 발생합니다.
정밀도가 어떻게 계산되었는지 간단하게 보겠습니다.
- float의 M 즉, 가수는 23자리인데 정규화를 통해서 24자리까지 표현 가능합니다.
- 따라서 2^24 까지 표현이 가능한데 2^24는 10^7 < 2^24 < 10^8 임으로 정밀도는 7자리 입니다.
- 마찬가지의 이유로 double은 15자리 입니다.
또한 실수형은 +-M x 2^E 형태로 저장하기 때문에
int와 같은 4byte 크기의 float이 int 보다 더 큰 범위의 값을 저장 가능한 것입니다.

메모리에 값이 저장되는 과정

위 이미지 처럼 변수 b에 10진수 3을 저장하면 컴퓨터는 이를 2진수로 변환하여 메모리에 저장합니다.
타입 마다 위처럼 값이 저장되는 형식이 있어서 그 형식에 맞게 변환되어 저장됩니다.

문자가 저장되는 과정

컴퓨터는 0과 1 밖에 이해하지 못하는 바보같지만 빠르고 정확한 친구라고 했었습니다.
그래서 우리는 문자를 표현하기 위해 문자와 숫자를 매칭하는 아스키 코드를 만들었습니다.

따라서 위처럼 컴퓨터는 아스키 코드표를 기준으로 매칭하여 문자를 저장합니다.
추가로 문자코드는 음수를 사용할 필요가 없기 때문에 char의 범위에는 부호가 없습니다.

아스키코드
128개의 문자조합을 제공하는 7비트 부호
알파벳, 숫자, 특수기호, 그 외 컴퓨터에 필요한 몇 가지만이 정의
유니코드
각 나라별 언어를 모두 표현하기 위해 나온 코드 체계
문자마다 고유한 코드 값을 제공하는 새로운 개념의 코드
16비트로 표현 - 최대 65,536 자 표현 가능
UTF-8
유니코드를 사용하는 인코딩 방식 중 하나
영문/숫자/기호는 1바이트로, 한글/한자는 3바이트로 표현
전세계 모든 글자들을 한꺼번에 표현 가능
유니코드 한 문자를 나타내기 위해 1바이트에서 4바이트까지 사용

정수형 오버플로우

위 이미지 처럼 정수형은 해당 변수타입의 최솟값, 최댓값 범위를 넘어가면 값을 순환합니다.
아래 예제코드로 학습해 보겠습니다.
- 아직 배우지 않은 연산자, 형변환 개념이 들어가지만 뒤에서 학습하기 때문에 '값을 순환한다' 만 이해하시면 됩니다.

class Variable3_1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 부호있는 경우
        short sMin = -32768;
        short sMax = 32767;

        // short 타입에서 최솟값 범위를 넘었을 때
        // sMin - 1 = 32767
        System.out.println("sMin = " + sMin);
        System.out.print("sMin - 1 = ");
        System.out.println((short)(sMin - 1));

        // short 타입에서 최댓값 범위를 넘었을 때
        // sMax + 1 = -32768
        System.out.println("sMax = " + sMax);
        System.out.print("sMax + 1 = ");
        System.out.println((short)(sMax + 1));

        // 부호없는 경우
        char cMin = 0;
        char cMax = 65535;

        // short 타입에서 최솟값 범위를 넘었을 때
        // cMin - 1 = 65535
        System.out.println("cMin = " + (int)cMin);
        System.out.print("cMin - 1 = ");
        System.out.println((int)(--cMin));

        // short 타입에서 최댓값 범위를 넘었을 때
        // cMax + 1 = 0
        System.out.println("cMax = " + (int)cMax);
        System.out.print("cMax + 1 = ");
        System.out.println((int)(++cMax));
    }
}

타입간의 변환방법

문자와 숫자간의 변환

숫자를 문자로
- 숫자 + '0' -> 문자
문자를 숫자로
- 문자 - '0' -> 숫자

아래 예제코드로 학습해 보겠습니다.

class Variable3_2  {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 5;
        char ch = '5';

        // 숫자 -> 문자
        System.out.println("num = " + num);
        // '0' 이 48이기 때문에 결과값을 char 타입으로 변환 필요
        System.out.println("num + '0' = " + (char)(num + '0'));

        // 문자 -> 숫자
        System.out.println("ch = " + ch);
        System.out.print("ch - '0' = ");
        System.out.println(ch - '0');

        // '5' 에서 숫자 5로 변환되었기 때문에 결과값 6
        System.out.print("ch - '0' + 1 = ");
        System.out.println(ch - '0' + 1);
    }
}

문자열로의 변환

숫자를 문자열로
- 숫자 + "" -> 문자열
문자를 문자열로
- 문자 + "" -> 문자열

아래 예제코드로 학습해 보겠습니다.

class Variable3_3  {
    public static void main(String[] args) {
        int num = 5;
        char ch = '5';

        // 숫자 -> 문자열
        System.out.println("num + \"\" = " + num + "");
        // num 이 "5" 로 변환되었기 때문에 "5" + "5" 로  결과값은 "55"
        System.out.println("num + \"\" + \"5\" = " + num + "" + "5");
        
        // 문자 -> 문자열
        System.out.println("ch + \"\" = " + ch + "");
        // ch 이 '5' 에서 "5" 로 변환되었기 때문에 "5" + "8" 로  결과값은 "58"
        System.out.println("ch + \"\" + \"8\" = " + ch + "" + "8");
        
    }
}

문자열을 숫자, 문자로 변환

문자열을 숫자로
- Integer.parseInt("문자열")
- Double.parseDouble("문자열")
문자열을 문자로
- "문자열".charAt(0)

아래 예제코드로 학습해 보겠습니다.

class Variable3_4  {
    public static void main(String[] args) {
        String str1 = "100";
        String str2 = "3.14";
        String str3 = "8";

        // 문자열 -> 숫자
        System.out.println("Integer.parseInt(str) = " + Integer.parseInt(str1));
        // Integer.parseInt() 은 int 타입만 가능
//         System.out.println("Integer.parseInt(str2) = " + Integer.parseInt(str2)); // Error 발생
        System.out.println("Double.parseDouble(str2) = " + Double.parseDouble(str2));

        // 문자열 -> 문자
        System.out.println("str.charAt(0) = " + str1.charAt(0) + str1.charAt(1) + str1.charAt(2));
        System.out.println("str2.charAt(0) = " + str3.charAt(0));
    }
}

참조형

기본형을 제외한 나머지 타입을 뜻합니다.
- ex) String, System
참조형 변수는 null 또는 메모리 주소를 저장합니다.
- null 은 '어떤 객체의 주소도 저장되지 않음' 을 뜻합니다.
- 타입에 관계없이 변수의 크기가 항상 4byte 입니다. (JVM이 64bit일 경우 8byte)
- 4byte는 2진수로 대략 40억개로, 40억byte(4GB)의 메모리를 다룰 수 있습니다.
참조형은 앞으로 계속 학습하기 때문에 간단한 예제코드로 확인만 하고 넘어가겠습니다.

class Variable3_5 {
    public static void main(String[] args) {
        // Date import 필요!
        Date date; // 참조형 변수 date 를 선언
        date = new Date(); // date 에 객체의 주소를 저장 , new 는 객체를 생성하는 명령어

        System.out.println(date); // Wed Jan 11 20:54:45 KST 2023
    }
}

Ref. Java의 정석 기초편 Chapter2(10, 11, 15, 16, 17)

Ref. 기본형과 참조형, 기본형 종류와 범위, 오버플로우, 탑입 형변환

Previous상수와 리터럴 Next문자와 문자열

Last updated 1 year ago