변수 이야기(2) - 자바의 타입(자료형)

봄을 맞아 바꿔봤습니다 :)

 

안녕하세요,

이번 시간에는 자바의 두가지 자료형에 대해 알아보겠습니다.

 

해당 내용은 '자바의 신' chapter4를 기초로 작성했으며,

이를 기반으로 제 나름의 요약 정리를 한 글입니다.

 

자세한 공부를 위해서는

먼저 책을 읽고, 정리용으로 참고하시면 베스트일 것 같습니다!

 

변수의 종류와 이름 정의 규칙에 대한 내용은 이전 게시글을 확인하시면 됩니다 :)

 

 

https://mong-dev.tistory.com/10

변수 이야기(1) - 자바의 4가지 변수

 

 

 

자바의 두 가지 자료형

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- 기본 자료형(Primitive data type)
- 참조 자료형(Reference data type)

 

 

자바에는 위와 같이 두가지 자료형이 있습니다. 이 두가지의 차이는 무엇일까요?

 

int a = 10; //기본 자료형

Calculator calc = new Calculator(); //참조 자료형

 

기본 자료형은 int를 초기화할 때에 그냥 값을 바로 적어 주었고, Calculator를 초기화할 때에는 new라는 예약어로 생성을 하고 있습니다. 

 

- new로 초기화 해야만 하는 것, 추가로 만들 수 있다. : 참조 자료형
- 바로 초기화가 가능한 것, 추가로 만들 수 없다. : 기본 자료형

*  다만, String의 경우는 참조 자료형이지만,  예외적으로 new를 사용해서 객체를 생성하지 않아도 된다.
ex)
String bookName1 = "God Of Java";
String bookName1 = new String("God Of Java");

 

 

그렇다면, 자바에서 정해져 있는 기본 자료형에 대해 좀 더 알아보도록 하겠습니다.

해당 내용은 정리 요약본이므로, 풀어 설명하기보다 결론을 한 눈에 보기 쉽도록 표로 정리했습니다.

 

 

기본 자료형

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형태	종류	범위	특징	기본값
정수형	byte	-128 ~ 127 (-2⁷ ~ 2⁷-1)	- 적은 공간에 보다 많은 내용을 저장하기 위함	0
	short	-32,768 ~ 32,767 (-2¹⁵ ~ 2¹⁵-1)	- byte로 표현하기는 부족하고, int로 표현하기에는 너무 공간 낭비가 심하다고 생각 할 때 사용한다.	0
	int	-2,147,483,648 ~ 2,147,483,647 (-2³¹ ~ 2³¹-1)	- 주로 많이 사용하는 정수형	0
	long	-9,223,372,036,854,775,808 ~ 9,223,372,036,854,775,807 (-2⁶³ ~ 2⁶³-1)	- int만으로 부족할 때 사용 - 선언할 때 되도록 L을 붙여주는 것이 좋다. 그렇지 않으면 그냥 int로 인식된다.	0
	char (캐릭터)	0('\u0000') ~ 65,535('\uffff') (0 ~ 2¹⁶-1)	- 유일한 unsigned(부호가 없는) - 정의를 할 때 '(홑따옴표)를 사용한다. ex) char - 'a';	'\u0000'
소수형	float	-	- 소수점을 처리하고 싶을 때 - 대량으로 소수점 자리수가 적은 데이터를 저장할 경우 - 부호(1자리) + 지수(8자리) + 가수(23자리) = 32비트	0.0
	double	-	- 소수점을 처리하고 싶을 때 - 일반적으로 많이 사용 - 부호(1자리) + 지수(11자리) + 가수(52자리) = 64비트	0.0
기타	boolean	true, false		false

 

범위에 나오는 숫자들이 복잡해 보일 수 있지만, 0과 1로 나타내는 2진법이 컴퓨터에서 숫자를 표현할 때 가장 적절하다는 사실을 고려해본다면 쉽게 이해를 할 수 있습니다. 그래서 모든 자바의 숫자 타입들이 2의 배수로 범위가 정해지는 것입니다. 

 

char 형태를 제외한 나머지 지수 부분의 숫자만 본다면, 7, 15, 31, 63을 볼 수 있는데, 이는 2의 n제곱 - 1 로 표현할 수 있습니다. 그리고 n은 3부터 시작하고 있습니다. 즉, 7(8-1), 15(=16-1), 31(=32-1), 63(64-1)입니다. "각 타입이 나타낼 수 있는 숫자의 범위가 2배씩 증가된다."고 기억하면 되겠습니다.

 

byte는 8비트의 부호가 있는(signed) 타입입니다. 8비트라는 것은 0과 1로 표현할 수 있는 공간이 8개가 있다는 말이고, 1바이트라고 부르기도합니다.

 

잠시 byte의 범위를 보자면, -128 ~ 127라고 나와있는것을 볼 수 있는데 여기서 한가지 의문점을 가질 수 있습니다.

그림을 통해 확인해 보겠습니다.

 

2⁷	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰
1	1	1	1	1	1	1	1

각 공간이 모두 1로 채워지게 된다면, 2⁷X1 + 2⁶X1 + 2⁵X1 + 2⁴X1 + 2³X1 + 2²X1 + 2¹X1 + 2⁰X0 = 255 라는 숫자가 나오는데, byte의 범위는 반토막이 나 있는 것을 볼 수 있습니다. 다시 아까 하던 이야기로 돌아가자면, 자바의 기본 자료형에 포함된 숫자들은 char를 제외하고는 모두 부호가 있는 signed 타입니다. byte의 공간은 8개인데, 음수와 양수를 어떻게 표현을 해야하는지에 대한 고민의 답이 여기 있습니다. "맨 앞에 있는 값이 0이면 양수, 1이면 음수"로 정한 것입니다. 즉, 가장 왼쪽의 공간은 2⁷이 아니라 그냥, 음수와 양수를 구분하기 위한 공간입니다.

 

다시 말해서, 2⁶X1 + 2⁵X1 + 2⁴X1 + 2³X1 + 2²X1 + 2¹X1 + 2⁰X0 = 127 이 되는 것입니다.

 

그런데 왜 음수는 -128까지인가? 라는 의문이 자연스럽게 들게 됩니다. 

 

	2⁶	2⁵	2⁴	2³	2²	2¹	2⁰
0	0	0	0	0	0	0	0
1	0	0	0	0	0	0	0

 

지금까지 살펴본 바에 의하면, 둘 다 값이 0이라고 생각할 것입니다. 하지만 밑에 있는 맨 앞에만 1인 byte의 값은 0이 아니라 -128입니다. 다시 말해서 byte, short, int, long 타입의 가장 앞의 값만 1인 것은 해당 타입의 최소값이고, 두 번째 값부터 1로 채워져 있는 것은 해당 타입의 최대값이 됩니다. 그리고, 절대값만으로 따지면, 최소값의 절대값이 최대값의 절대값보다 딱 1이 더 큽니다. (이러한 이유는 뒤에서 비트 연산자를 배울 때 다시 보도록 하겠습니다.)

 

float와 double의 범위를 알기 위해서는 복잡한 수학 공식을 알아야하는데, 이는 생략하도록 하겠습니다. 

다만 float나 double 같은 경우는, 돈 계산과 같이 정확성을 요구하는 상황에서 사용하면 안됩니다. 이는 각각 32비트와 64비트로 제공할 수 있는 범위를 넘어설 경우, 그 값의 정확성을 보장하지 못하기 때문입니다. 이런 경우에는 java.math.BigDecimal이라는 클래스를 사용해야만 합니다. (나중에 다룰 기회가 있으면 다뤄보겠습니다 :) )

 

마지막으로, char에 대해 몇가지만 이야기 하고 마무리하고자 합니다.

 

char의 값을 지정하는 방법은 다음과 같이 3가지입니다.

 

- 홑따옴표 안에 직접 'a'와 같이 그 값을 넣는다.
- '\u0000'과 같이 홑따옴표 안에 \u와 16진수 값을 넣는다.
- 해당 값의 유니코드 번호를 지정한다.(단, 그 번호는 char 범위 내의 숫자, 즉 0!65,636 사이여야 한다.)

 

 

 

Quiz

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다음 중, 잘못 정의한 char를 찾아보세요.

 

1. char a = 'a';
2. char b = 'ab';
3. char c = '가';
4. char d = '\u97';
5. char e = ''\u1188;
6. char f = -1;
7. char g = 999;

 

 

Answer

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1. char a = 'a'; O
2. char b = 'ab'; X char의 홑따옴표 안에 \u로 시작하지 않는 이상 두 개의 문자는 올 수 없다.
3. char c = '가'; O 한글은 대부분 2바이트로 표현하며, 유니코드에 포함되어 있다. 사용할 수 있다. ('가' -> 44032)
4. char d = '\u97'; X \u 뒤에는 반드시 4개의 16진수 값이 와야만 한다. 
5. char e = ''\u1188; O
6. char f = -1; X char는 자바의 정수형 중 유일한 부호가 없는(unsigned) 값이다.
7. char g = 999; O

 

 

감사합니다 :)