변수

Nov 29, 2024 · 15일 전

개요

컴퓨터 메모리 (RAM) 은 수많은 번지들로 구성된 데이터 저장 공간입니다. 프로그램은 데이터를 메모리에 저장하고 읽는 작업을 빈번히 수행합니다. 이 때 데이터를 어디에, 어떤 방식으로 저장할지 정해져 있지 않다면 메모리 관리가 무척 어려워집니다. 프로그래밍 언어는 이 문제를 해결키 위해 변수를 사용합니다.

변수는 하나의 값을 저장할 수 있는 메모리 번지에 붙여진 이름입니다. 변수를 통해 프로그램은 메모리 번지에 값을 저장하고 있을 수 있습니다.

변수 = 하나의 값을 저장할 수 있는 메모리 번지에 붙여진 이름

자바의 변수는 다양한 타입의 값을 저장할 수 없습니다. 즉, 정수형 변수에는 정수값만 저장할 수 있고, 실수형 변수에는 실수값만 저장할 수 있습니다.

선언 방식

int age;    // 정수(int) 값을 저장할 수 있는 age 변수 선언
double value;  // 실수(double) 값을 저장할 수 있는 value 변수 선언

변수 선언은 저장되는 값의 타입과 이름만 결정했을뿐 아직 메모리에 할당된 것은 아닙니다. 변수가 초기화 되었을때 메모리에 할당되며 선언과 동시에 초기화를 할 수도 있습니다.

초기화 되지 않은 변수는 아직 메모리에 할당되지 않았기 때문에 변수를 통해 메모리 값을 읽을 수 없습니다. 따라서 다음은 잘못된 코딩입니다.

int value;
int result = value + 10;

변수 value가 선언되었지만 초기화되지 않았기 때문에 value + 10에서 value 변수값은 읽어 올 수 없습니다.

변수는 또 다른 변수에 대입되어 메모리 간에 값을 복사할 수 있습니다. 다음 코드는 변수 x값을 변수 y값으로 복사합니다.

int x = 10;
int y = x;

정수 타입

변수는 선언될 때의 타입에 따라 저장할 수 있는 값의 종류와 허용 범위가 달라집니다. 자바는 정수, 실수, 논리값을 저장할 수 있는 기본 타입 8개를 다음과 같이 제공합니다.

값의 분류기본 타입
정수bye, char, short, int, long
실수float, double
논리 (true/false)boolean

정수 타입은 총 5개로, 다음과 같이 메모리 할당 크기와 저장되는 값의 범위를 가지고 있다.

타입메모리 크기저장되는 값의 허용 범위
byte1byte / 8bit-128 ~ 127
short2byte / 16bit-32,768 ~ 32,767
char2byte / 16bit0 ~ 65535 (유니코드)
int4byte / 32bit-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647
long8byte / 64bit-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807

각 타입에 저장되는 값의 허용 범위를 모두 외울 필요는 없지만, 메모리의 할당 크기는 알고 있는 것이 좋다. 정수 타입을 메모리 사용 크기순으로 나열하면 다음과 같다.

종류byteshortintlong
메모리 사용 크기 (단위 bit)8163264

문자 타입

하나의 문자를 작은 따옴표로 감싼 것을 문자 리터럴 이라고 합니다. 문자 리터럴은 유니코드로 변환되어 저장되는데 유니코드는 세계 각국의 문자를 0 ~ 65535 숫자로 매핑한 국제 표쥰 규약입니다. 자바는 이러한 유니코드를 저장할 수 있도록 char 타입을 제공합니다.

char var1 = 'A';
char var3 = '가';

유니코드가 정수이므로 char 타입도 정수 타입에 속합니다. 그렇기 때문에 char 변수에 작은 따옴표로 감싼 문자가 아니라 유니코드 숫자를 직접 대입할 수도 있습니다.

CharExample.java
public class CharExample {
  public static void main(String[] args) {
    char c1 = 'A'; // 문자 저장
    char c2 = 65; // 유니코드 직접 저장
    char c3 = '가'; // 문자 저장
    char c4 = 44032; // 유니코드 직접 저장


    System.out.println(c1);
    System.out.println(c2);
    System.out.println(c3);
    System.out.println(c4);
  }
}
Terminal window
A
A
가
가

char 타입의 변수에 어떤 문자도 대입하지 않고 단순히 초기화를 할 목적으로 다음과 같이 작은 따옴표 두개를 연달아 붙인 빈 문자를 대입하면 컴파일 에러가 발생합니다. 이땐 공백(유니코드: 32) 하나를 포함해서 초기화 해야 합니다.

char c = ''; // 컴파일 에러
char c = ' '; // 유니코드: 32인 공백 하나를 넣어서 초기화

실수 타입

실수 타입에는 float과 double이 있으며, 다음과 같이 메모리 할당 크기와 저장되는 값의 범위를 가지고 있습니다.

타입메모리 크기저장되는 값의 허용 범위(양수 기준)유효 소수 이하 자리
float4byte / 32bit1.4 _ 10⁻⁴⁵ ~ 3.4 _ 10³⁸7자리
double8byte / 64bit4.9 _ 10⁻³²⁴ ~ 1.8 _ 10³⁰⁸15자리

double 타입이 float 타입보다 큰 실수를 저장할 수 있고 정밀도 또한 높은걸 볼 수 있습니다.

논리 타입

참과 거짓을 의미하는 논리 리터럴은 true와 false입니다.

boolean stop = true;
boolean stop = false;

boolean 타입 변수는 두 가지 상태값을 저장할 필요가 있을 경우에 사용되며, 상태값에 따라 조건문과 제어문의 실행 흐름을 변경하는 데 사용됩니다. 연산식 중에서 비교 및 논리 연산의 산출값은 true 또는 false 이므로 boolean 타입 변수에 다음과 같이 대입할 수 있습니다.

int x = 10;
boolean result = x == 20;
boolean result = x != 20;
boolean result = x > 20;
boolean result = 0 < x && x < 20;
boolean result = x < 0 || x > 200;

문자열 타입

큰따옴표로 감싼 문자들을 문자열이라고 부르는데, 문자열을 변수에 저장하고 싶다면 다음과 같이 String 타입을 사용해야 합니다.

String var1 = "A";
String var2 = "홍길동";

문자열 내부에 역슬래쉬가 붙은 문자를 사용할 수가 있는데, 이것을 이스케이프 문자라고 합니다. 이스케이프 문자를 사용하면 특정 문자를 포함할 수 있고, 출력에 영향을 미치기도 합니다.

이스케이프 문자
\””문자 포함
\’’문자 포함
\\문자 포함
\u16진수16진수 유니코드에 해당하는 문자 포함
\t출력 시 탭만큼 띄움
\n출력 시 줄바꿈(라인피드)
\r출력 시 캐리지 리턴
Java 13 부터는 다음과 같은 텍스트 블록 문법을 제공합니다.
String str = """
{
  "id": "winter",
  "name": "눈송이"
}
"""
Terminal window
{
  "id": "winter",
  "name": "눈송이"
}

자동 타입 변환

자동 타입 변환 (promotion)은 말 그대로 자동으로 타입 변환이 일어나는 것을 말합니다. 자동 타입 변환은 값의 허용 범위가 작은 타입이 허용 범위가 큰 타입으로 대입될 때 발생합니다.

기본 타입을 허용 범위 순으로 나열하면 다음과 같습니다.

byte < short, char < int < long < float < double

int 타입이 byte 타입보다 허용 범위가 더 크기 때문에 다음 코드는 자동 타입 변환이 됩니다.

byte byteValue = 10;
int intValue = byteValue; // 자동 타입 변환됨

정수 타입이 실수 타입으로 대입될 경우에는 무조건 자동 타입 변환이 됩니다. 실수 타입은 정수 타입보다 허용 범위가 더 크기 때문입니다.

long longValue = 5000000000L;
float floatValue = longValue; // 5.0E9f로 저장됨
double doubleValue = longValue; // 5.0E9로 저장됨

char 타입의 경우 Int 타입으로 자동 변환되면 유니코드 값이 int 타입에 대입됩니다.

char charValue = 'A';
int intValue = charValue // 65가 저장됨

자동 타입 변환에서 예외가 있습니다. char 타입보다 허용 범위가 작은 byte 타입은 char 타입으로 자동 변환 될 수 없습니다. 왜냐하면 char 타입의 허용 범위는 음수를 포함하지 않는데, byte 타입은 음수를 포함하기 때문입니다.

byte byteValue = 65;
char charValue = byteValue; // 컴파일 에러

강제 타입 변환

큰 허용 범위 타입은 작은 허용 범위 타입으로 자동 타입 변환 될 수 없습니다. 마치 큰 그릇을 작은 그릇 안에 넣을 수 없는 것과 동일한 이치 입니다. 하지만 큰 그릇을 작은 그릇 단위로 쪼개어서 한 조각만 작은 그릇에 넣는 것은 가능합니다. 큰 허용 범위 타입을 작은 허용 범위 타입으로 쪼개어서 저장하는 것을 강제 타입 변환(casting) 이라고 합니다. 강제 타입 변환은 캐스팅 연산자로 괄호를 사용하는데, 괄호 안에 들어가는 타입은 쪼개는 단위 입니다.

int -> byte

int 타입은 byte 타입보다 더 큰 허용 범위를 가집니다. 따라서 int 타입은 byte 타입으로 자동 변환 되지 않고 (byte) 캐스팅을 해서 byte 타입으로 강제 변환 시켜야 합니다.

int intValue = 10;
byte byteValue = (byte) intValue; // 강제 타입 변환

강제 타입의 목적은 원래 값이 유지되면서 타입만 바꾸는 것입니다. 그렇기 때문에 작은 허용 범위 타입에 저장될 수 있는 값을 가지고 강제 타입 변환을 해야 합니다. byte 타입으로 변환한다면 -128 ~ 127인 int값만 원래 값을 보존할 수 있습니다.

long -> int

long 타입은 int 타입보다 큰 허용 범위를 가집니다. 따라서 long 타입은 int 타입으로 자동 변환되지 않고 (int) 캐스팅을 해서 강제 변환 시켜야 합니다. 예를 들어 300을 갖는 long 타입 변수는 8byte 중에 끝 4byte로 300을 표현할 수 있습니다. int 타입으로 강제 변환하면 앞 4byte는 버려지고 끝 4byte만 int 타입 변수에 저장되므로 300이 그대로 유지됩니다.

long longValue = 300;
int intValue = (int) longValue; // 강제 타입 변환 후에 300이 그대로 유지

int -> char

int 타입은 char 타입보다 큰 허용 범위를 가집니다. 따라서 int 타입은 char 타입으로 자동 변환 되지 않고,(char) 캐스팅을 해서 강제 변환시켜야 합니다. 주의할 점은 char 타입의 허용 범위인 0 ~ 65535 사이의 값만 원래 값을 유지합니다.

int intValue = 65;
char charValue = (char) intValue;
System.out.println(charValue); // 'A'가 출력

실수 -> 정수

실수 타입은 정수 타입보다 항상 큰 허용 범위를 가집니다. 따라서 대상 정수 타입으로 강제 변환 시켜야 합니다. 이 경우 소수점 이하 부분은 버려지고 정수 부분만 저장됩니다.

double doubleValue = 3.14;
int intValue = (int) doubleValue; // intValue는 정수 부분인 3만 저장

변수 사용 범위

main() 메소드 블록에는 다른 중괄호 {} 블록들이 작성 될 수 있습니다. 조건문에 해당하는 if, 반복문에 해당하는 for, while 등이 중괄호 블록을 가질 수 있는데, 이러한 중괄호 블록 내에서 선언된 변수는 해당 중괄호 블록 내에서만 사용 가능하고 밖에서는 사용할 수 없습니다.

콘솔로 변수값 출력

우리는 지금까지 표준 출력 장치인 모니터(명령 프롬프트, 터미널, 콘솔)에 값을 출력하기 위해 System.out.println()을 이용했습니다. 괄호 안에 리터럴을 넣으면 리터럴이 그대로 출력되고, 변수를 넣으면 변수에 저장된 값이 출력됬습니다.

출력 방법에 따라 println() 이외에도 다음과 같이 print(),printf()를 사용할 수 있습니다.

메소드의미
println(내용)괄호 안의 내용을 출력하고 행을 바꿔라.
print(내용)괄호 안의 내용을 출력하고 행은 바꾸지 말아라.
printf(“형식문자열”, 값1, 값2, …)형식 문자열에 맞추어 뒤의 값을 출력해라.

키보드 입력 데이터를 변수에 저장

키보드로부터 입력된 데이터를 읽고 변수에 저장하는 가장 쉬운 방법은 Scanner를 사용하는 것입니다. 다음과 같이 Scanner 타입 변수를 선언하고, 대입 연산자 =를 사용해서 new 연산자로 생성한 Scanner 객체를 변수에 대입합니다.

Scanner scanner = new Scanner(System.in);

다음으로 scanner.nextLine()을 실행하면 키보드로 입력된 내용을 문자열로 읽고 좌측 String 변수에 저장할 수 있습니다.

String inputData = scanner.nextLine();

scanner.nextLine()은 Enter키가 입력 되기 전까지 대기 상태가 되며, Enter키가 입력되면 지금까지 입력된 모든 내용을 문자열로 읽습니다.

package ch01;


import java.util.Scanner;


public class ScannerExample {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);


        System.out.print("x 값 입력: ");
        String strX = sc.nextLine();
        int x = Integer.parseInt(strX);


        System.out.print("y 값 입력: ");
        String strY = sc.nextLine();
        int y = Integer.parseInt(strY);


        int result = x + y;
        System.out.println("x + y: " + result);
        System.out.println();


        while(true) {
            System.out.print("입력 문자열: ");
            String data = sc.nextLine();
            if (data.equals("q")) {
                break; // 입력된 문자열이 q라면 반복을 중지
            }
            System.out.println("출력 문자열: " + data);
            System.out.println();
        }
    }
}
Terminal window
x 값 입력: 3
y 값 입력: 5
x + y: 8


입력 문자열: 안녕하세요
출력 문자열: 안녕하세요


입력 문자열: q
종료