[D+55] 자바프로그래밍1 (변수와 자료형, 상수와 형변환, 연산자)

 

 

국비지원 D+55

-  자바프로그래밍1 -

 

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변수와 자료형

• 변수

변수는 메모리에 공간을 할당하고 이를 접근하기 위한 이름이다.

ex) 메모리를 만들고 그 메모리에 a라는 이름을 지어주었을 때 a를 변수라고 한다.

 

• 자료형

자료형은 변수를 만들기 위한 형식으로 크기와 규칙이 내포되어 있다.

int a;			// size: 4byte, rule: 정수
float a;		// size: 4byte, rule: 실수
double a;		// size: 8byte, rule: 실수
boolean a;		// size: 1byte, rule: 진리값

Student a;		// size: 4byte, rule: 참조값
Animal a;		// size: 4byte, rule: 참조값

// 참조값이 들어있는 Student a와 Animal의 a는 실체는 따로 있다.

// Studnet형과 Animal의 경우 각각의 크기가 다르다고해서 
//참조값의 크기가 변하지 않기 때문에 모든 참조값의 크기는 4byte로 동일하다.

 

• 자료형의 종류

- Primitive Data type : 자바의 기본 자료형

- Non-Primitive Data type : 확장된 자료형 (user-defined type)

 

Primitive Data type

 

• 자료형의 종류 : 정수

- 모든 데이터타입의 기본형은 정수형이다. (판단하기 어려운 상황에서는 정수로 처리해버리기도 한다.)

 

- 부호비트(1) + 데이터 비트(31)

- 부호비트 (sign-bit) : 0(양의 정수) / 1(음의 정수)

- 음수는 부호비트는 1로하고 데이터 비트는 2의 보수로 처리한다.

- 자바에서는 부호비트를 반드시 포함하는데 이유는 애매모호한 문제가 발생될 수도 있기 때문에 엄격하게 부호비트를 가지도록 설정해 주었다.

 

ex) -21억 + 21억 = 0

0은 모든 비트가 0으로 셋팅되어야 한다.

그런데 만약 -21억이 sign-bit이고 21억이 unsigned라면 두 값을 더했을 경우 사인비트로 인해 모든 값이 0이 안나오는 경우가 발생될 수도 있다.

 

정수형에서 선호하는 데이터 타입은?

- 일반적으로 Data-bus는 1채널이 32bit 이기 때문에 어느크기의 데이터타입이던 I/O속도는 동일하다. (short가 내부적으로 integer화 하는 과정을 거쳐야 한다)

- 기본적으로 정수는 int로 처리하기 때문에 상호 호환성 측면에서도 int가 이득이다.

- short형을 만든 이유는 성능이나 기능 측면에서 만들었다기 보다는 언어적 완성도 측면(이론상)에서 만든 것이기 때문에 int를 사용하는 것이 좋다.

 

• 자료형의 종류 : 실수

- 실수를 표현할 때는 근사치로 표현이 된다. (딱 떨어지는 실수라도 하더라도 그것은 컴퓨터 입장에선 근사치로 표현한 것이다.)

 

실수형에서 선호하는 데이터 타입은?

- 두 근사치를 연산했을 경우 오차가 발생하게 되는데 이때, 해상도가 다른 두 근사치를 연산한다는 것은 오차이 범위가 너 커지게 된다. 그렇기 때문에 두 데이터타입을 섞어서 사용하는 것보다 같은데이터타입으로 통일하는 것이 가장 바람직 하다.

- 일반적으로는 double을 많이 사용한다.

 

for(float a = 0; a < 20.0; a++) { ... }

위의 코드는 문제없이 잘 돌아가긴 하지만 사실상 의미가 없는 코드라고 할 수 있다.

일반적으로 반복문에서 초기값, 조건, 증감은 횟수를 표현하기 위한것으로 사용되어 지는데 해당 데이터타입을 float으로 할 경우 근사치로 판단되기 때문에 20번 돌아간다는 의미보단 20번쯤 돌아간다는 의미로 해석되기 때문에 반복문에서 float은 피해야한다.

 

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상수와 형변환

• 상수

- 상수는 값이 변하지 않는 변수이다.

- 한번 초기화되면 값을 변경할 수 없는 변수를 의미한다.

 

final

- final은 변수를 바꿀 수 없는 상수화로 만드는 키워드이다.

 

상수를 왜 만드는가?

상수를 만드는 가장 첫번째 이유는 가능성을 없애는 것이다.

위의 코드를 확인해보면 MAX_SIZE에 final을 사용했기 때문에 중간에 값이 바뀌면 문제가 발생될 것이다.

그런데 만약 final이 아니라 int로 설정했을 경우엔 지금 당장 값이 바뀌게 되지 않더라도 언젠가는 바뀔 수 있는 것이다.

즉, 값이 나중에 바껴도 문제될게 없는 가능성이 내포되어 있는 상태인 것이다.

그래서 가능성을 아예 없애 버리는 것이며, 이로인해 프로그램이 단단해져 강건성이 높아지는 것이다.

 

그리고 두번째 이유는 상수화를 함으로써 적응성(adaptive) 기능도 같이 표현할 수 있다.

만약 추후에 MAX_SIZE의 값이 20으로 바뀌면 여러부분에 값을 대입하는 것이 아니라 final로 중간에 값이 변경된 적 없기 때문에 상단에 한번만 변경해주면 모든 코드가 변경된 값을 적용해 오류없이 빠르게 동작되는 것을 확인할 수 있다.

 

• 리터럴 상수 (Literals)

- 리터럴 상수는 변수를 상수화한 것이 아닌 바꿀 수 없는 스칼라 값이라고 한다.

- 리터럴은 왼쪽에 올 수 없으며, 반드시 오른쪽에 있다. (= r value)

- 리터럴도 왼쪽의 변수에 대입되므로 메모리에 적재가 되는데 이때문에 크기와 규칙이 필요하다.

 

• 형 변환 (type casting, type conversion)

// 형변환1 - 새로운 데이터 타입의 변수에 대입되는 것
short a = 10;
int b = a;

// 형변환2 - 특정 데이터타입에 다른 데이터타입의 리터럴값이 대입되는 것
double a = 1.0f;

- 형변환은 데이터타입의 규칙을 변화시키는 연산이다.

 

형 변환은 바람직한 것인가?

형변환이 발생되는 것은 기본적으로 좋을 게 없다.

그렇기 때문에 형변환을 어떻게 잘하느냐가 중요한 것이 아니라 어떻게 형변환을 안시키고 데이터타입을 설정하느냐가 더 중요하다.

 

그런데 굳이 한다면 형변환 결과가 논리적으로 유효해야 한다.

 

형 변환 절차

1. 형변환은 안일으키는것이 제일 좋다.

2. 형변환이 이루어졌을 경우 논리적으로 유효한 것인지 확인한다.

3. 논리적으로 맞다고 했을 경우 반드시 디버거로 값을 확인해 추가적인 문제가 있는지 확인해 본다.

 

형 변환 원칙

- 형변환은 묵시적으로 이루어질 수 있다.

- 크기가 맞지 않은 경우 형변환이 불가능 한다.

- 명시적인 형변환은 그 결과를 장담할 수 없으나 최대한 논리적인 결과를 도출하려고는 하지만 항상 결과를 디버거로 확인해보고 정상적으로 형변환이 이루어졌는지 확인해보고, 상황에 따라 바뀔 수 있는 것까지 예측해서 확인해보보는 것이 좋다.

 

 

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연산자

• 연산자

- 연산자는 오퍼랜드를 연산하기 위한 명령어 이다.

- OPcode 연산자 (operation code)

- Operand 피연산자 : 연산자의 대상

 

특징

- 연산자에는 우선순위가 존재한다.

- 연산은 단일값의 결과를 발생시키며 이러한 결과가 평가가 가능하다면 해당 코드블럭을 Expression이라고 할 수 있다.

int a = 10 + 5 * 2;		// Expression: 10 + 5 * 2;

 

종류

int a;

a = 5 + 6;		// 산술연산 - 사칙연산 
a = 4;			// 산술연산 - a=4를 수행하고 나오는 결과를 평가하기 때문에 산술연산에 해당한다.

if(k > 20)		// 논리연산 - true / false

- 산술연산 : 사칙연산, 쉬프트연산 등 결과가 산술값이 나오는 연산이다.

- 논리연산 : 연산의 결과가 true나 false인 논리값이 나오는 연산이다.

 

• Short-Circuit Evaluation (Lazy Evaluation)

- 논리연산에서 연산의 효율을 높기이 휘해 불필요한 연산을 생략하는 논리연산 최적화 메카니즘(동작방식)이다.

 

위의 코드를 동작했을 경우 콘솔에 찍어서 확인해보면 우리의 예상과는 다르게 "false 10 0"이 나온다.

이유는 바로 논리연산 최적화 메카니즘 때문인데 앞부분에서 ((num1 += 10) < 0)은 false값을 나타낸다.

그런데 뒤에 논리연산자 &&가 나왔을 경우에 앞부분에서 false값이 나오면 뒤에는 보나마나 false값이 나오기 때문에 뒤에 를 확인하지 않고 바로 false로 내보내기 때문에 ((num2 += 10) > 0)과정을 거치지 못해 num2가 0이 나오게 되는 것이다.

 

위의 문제를 해결하기 위해선 결국 논리연산을 사용할때 산술연산을 함께 사용하지 않고 논리연산이 들어가기 전에 미리 산술연산을 해주고 논리연산을 하는것이 바람직하다. 

 

• 임시변수

개발자가 명시적으로 선언하는게 아니라 컴파일러가 선언하여 만든 변수다.

컴파일러가 변수이름을 지은것이기 때문에 컴파일러는 해당 변수에 접근이 가능하지만 개발자는 접근이 불가능하다.

 

임시변수는 코드를 간단하게 할 수 있는 장점을 가지고 있지만 과도한 사용은 코드의 복잡도를 올린다.

 

임시변수 사용방법 3가지

임시변수는 크게 3가지로 쓰이는데 예시를 보고 잘 기억하도록 한다.

 

1) 대놓고 사용하기

new NodeData();

NodeData를 힙에 저장하고 임시변수에 시작주소를 넣는다.

인간이 접근할 수 없다.

 

int val = (new NodeData()).getIntValue();

명시적으로 직접접근은 못하지만 묵시적으로 선언한걸 위에처럼 접근이 가능하다.

즉, 임시변수로 접근할 수는 없지만 간접적으로 접근이 가능한 것이다.

 

2) 함수의 리턴값으로 임시변수 사용

public static NodeData test()
{
	return new NodeData();	// 새로운 노드데이터를 만들고 참조값을 리턴함
}

int a = (test()).getIntValue();
System.out.println(a);

 

함수에서 리턴할때 임시변수를 사용해서 test를 부르면 리턴으로부터 오는 참조값을 통해 임시변수를 처리할 수 있다.

 

3) 함수의 파라미터로 임시변수 사용

System.out.println((test()).getIntValue());

임시변수를 만들어서 test를 만질 수 있으며, 거기에 getIntValue()의 값을 임시변수에 넣고 그 변수를 또 임시변수에 넣은다음에 콘솔로 찍은 것이다.