변수와 자료형, 연산자

자료형의 종류와 크기

• 기본 자료형 이외에는 모두 참조 자료형

정수 자료형

• byte
• short
• int
• long

1. byte

• 1byte = 8bit
• 바이트 단위의 정보를 저장하거나 통신할 때 주로 사용
• 표현할 수 있는 수의 범위 : -27 ~ 27-1 <= ( -128 ~ 127 )

2. short

• 2byte
• 표현할 수 있는 수의 범위 : -215 ~ 215-1 <= ( -32768 ~ 32767 )

3. int

• 4byte
• 표현할 수 있는 수의 범위 : -231 ~ 231-1 <= ( -2147483648 ~ 2147483647 )
• 가장 많이 사용하는 자료형
• 컴퓨터에서 정수로 연산을 할 때 4바이트 단위로 처리하는 것이 가장 효율적임.

4. long

• 8byte
• 표현할 수 있는 수의 범위 : -263 ~ 263-1 <= ( -18,446,744,073,709,551,616 ~ 18,446,744,073,709,551,615 )
• 주의할 점
• 자바는 모든 정수값을 int형으로 처리함.
• 만약 long을 써도 int의 크기에서 벗어날 경우 에러가 남.
• 컴파일러에게 long으로 처리하라고 알려주어야 하기 때문에 long으로 선언하여도 숫자 뒤에 식별자인 L이나 l을 사용
• 대부분 가독성을 위해 대문자를 사용
• ex) long num = 123456789000l <-- 구분 안감. / long num = 123456789000L <-- 바로 구분이 됨.

다른 타입끼리 연산 시 자동으로 높은 쪽 캐스팅이 됨.

실수 자료형

• float
• double

1. float

• 4byte
• 자바에서 실수는 double형을 기본으로 사용
• long의 식별자와 같이 오류방지를 위해 F 또는 f를 붙여야 함.
• 똑같이 대부분 대문자 사용 ex) float num = 3.14F

2. double

• 8byte
• 자바에서 실수는 double형을 기본으로 사용
• float에 비해 더 정밀하게 실수를 표현할 수 있음.

부동 소수점 방식

• 실수 값 0.1은 1.0 X 10-1로 표현할 수 있음.
• 가수 부분(1.0)과 지수 부분(-1)을 나누어서 실수를 나타내는 방식

문자 자료형

char

• 2Byte
• 문자는 아스키 코드 값으로 '인코딩' 된 후 컴퓨터에 저장됨.
• 숫자도 저장 가능하지만 음수를 넣으면 오류가 생김.

논리 자료형

boolean

• 1Byte
• 어떤 논리에 대한 참, 거짓

상수와 리터럴, 형 변환

상수 : 항상 변하지 않는 값

상수를 사용하기 위해선 final 예약어를 사용해야 함.
ex) final double PI = 3.14;

상수 이름은 대문자를 주로 사용.

리터럴 : 프로그램에서 사용하는 모든 숫자, 문자, 논리값을 일컫는 말

형 변환 : 다른 자료형을 하나의 자료형으로 통일한 후 연산을 하는 과정

컴퓨터는 정수와 실수의 표현되는 방식이 전혀 다르기 때문에 하나로 통일 후 연산을 함. 크게 묵시적 형 변환(자동 형 변환)과 명시적 형 변환(강제 형 변환)으로 구별됨.

묵시적 형 변환의 관계

Byte -> short, char -> int -> long -> float -> double

화살표 방향으로 자동 형 변환이 됨.

1. 바이트 크기가 작은 자료형에서 큰 자료형으로 대입하는 경우
2. 덜 정밀한 자료형에서 더 정밀한 자료형으로 대입하는 경우
3. 연산 중에 자동으로 변환되는 경우

명시적 형 변환

묵시적 형 변환과 반대의 경우로 생각할 수 있음.

1. 바이트 크기가 큰 자료형에서 작은 자료형으로 대입하는 경우
2. 더 정밀한 자료형에서 덜 정밀한 자료형으로 대입하는 경우
3. 연산 중 형 변환

연산자

기본 연산자

연산자는 항의 개수에 따라 단항 연산자, 이항 연산자, 삼항 연산자로 나눌 수 있다.

1. 대입 연산자
2. 부호 연산자
3. 산술 연산자
4. 증,감 연산자
5. 관계 연산자
6. 논리 연산자
7. 복합 대입 연산자
8. 조건 연산자

1. 대입 연산자

• 우선순위가 가장 낮은 연산자
• 오른쪽 변수 값이나 식의 연산 결과 값을 왼쪽 변수에 대입
• ex) int a = 1;

2. 부호 연산자

• +, -
• 더하기, 빼기에 스는 이항 연산자면서 부호를 나타내는 단항 연산자로도 사용 가능
• ex) int num = -3

3. 산술 연산자

• 사칙연산
• +, -, *, /, %
• + : 덧셈
• - : 뺄셈
• * : 곱
• / : 나누어 몫
• % : 나누어 나머지

4. 증,감 연산자

• 연산자 앞이나 뒤에 사용하여 값을 1 증가, 1 감소
• ++, --
• ++ : 1 증가
• -- : 1 감소
• 위치에 따라 연산 결과 차이가 있음.

5. 관계 연산자

• 두 개의 항의 관계 여부 검사
• 오른쪽이 큰 기준으로
• > : 왼쪽 항이 크면 참, 아니면 거짓
• < : 오른쪽 항이 크면 참, 아니면 거짓
• >= : 왼쪽 항이 오른쪽 항보다 크거나 같으면 참, 아니면 거짓
• <= : 오른쪽 항이 왼쪽 항보다 크거나 같으면 참, 아니면 거짓
• == : 두 개의 항이 같으면 참, 아니면 거짓
• != : 두 개의 항이 다르면 참, 아니면 거짓

6. 논리 연산자

• 명제
• &&(논리 곱) : 모두 참인 경우에만 참
• ||(논리 합) : 둘 중 하나가 참인 경우 참
• !(부정) : 참은 거짓으로, 거짓은 참으로

7. 복합 대입 연산자

• 대입 연산자와 다른 연산자를 조합해 하나의 연산자처럼 사용하는 연산자
• 우선순위가 가장 낮음.
• += : 두 항의 값을 더해서 왼쪽 항에 대입
• -= : 왼쪽 항에서 오른쪽 항을 빼고 값을 왼쪽 항에 대입
• *= : 두 항의 값을 곱해서 왼쪽 항에 대입
• /= : 왼쪽 항을 오른쪽 항으로 나누어 몫을 왼쪽 항에 대입
• %= : 왼쪽 항을 오른쪽 항으로 나누어 나머지를 왼쪽 항에 대입
• <<= : 비트를 왼쪽으로 이동 후 값을 왼쪽항에 대입
• >>= : 비트를 오른쪽으로 이동하고 값을 왼쪽 항에 대입
• >>>= : 비트를 오른쪽으로 이동하고 값을 왼쪽 항에 대입
• &= : 두 항의 & 비트 연산 후 값을 왼쪽 항에 대입
• |= : 두 항의 | 비트 연산 후 값을 왼쪽 항에 대입
• ^= : 두 항의 ^ 비트 연산 후 값을 왼쪽 항에 대입

8. 조건 연산자

• 삼항 연산자
• 조건 ? 결과1 : 결과2;
• ex) int num = (10 > 7) ? '참' : '거짓' <-- 결과 '참'

비트 연산자

• 비트 단위로 연산이 이루어지는 연산자
• 프로그램에서 특정 값을 만들거나 연산할 때 사용

• 비트 논리 연산자
• &, |, ^, ~
• & 연산자
• 두 개의 비트 값이 모두 1인 경우에만 연산의 결과 값이 1이 됨.
• ex)
• int num1 = 5; <- 2진수로 00000101
• int num2 = 10; <- 2진수로 00001010
• int result = num1 & num2;
• num1 : 00000101, num2 : 00001010 이기 때문에 결과 값은 0이 된다.
• | 연산자
• 비트 값이 하나라도 1이면 연산 결과 값이 1이 됨.
• ex)
• int num1 = 5; <- 2진수로 00000101
• int num2 = 10; <- 2진수로 00001010
• int result = num1 | num2;
• 연산 결과 00001111 <- 10진수 변환 시 15기 때문에 결과값이 15가 됨.
• ^ 연산자
• 같은 값이면 0, 다른 값이면 1
• ex)
• int num1 = 5; <- 2진수로 00000101
• int num2 = 7; <- 2진수로 00000111
• int result = num1 ^ num2;
• num1 : 0101, num2 : 0111 이기 때문에 0010이 된다. 결과값 : 2
• ~ 연산자
• 0은 1로, 1은 0으로 바꿈.
• ex)
• int num1 = 5; <- 2진수로 00000101
• int result = ~num1;
• ~num1 : 11111010으로 -6이 됨.
• 11111010 : 반전시긴 후 + 1 <- 00000101 + 1 = 00000110 <= 6이므로 -6

보수

주어진 수를 다른 수로 바꾸는 연산을 의미함.
이진수에서 주로 사용된다.

• 2의 보수
• 음수를 표현하기 위한 방법
1. 양수의 이진수 표현 : 절대값이 양수인 이진수를 구함.
2. 비트 반전 : 모든 비트를 반전시킴. 0은 1로 1은 0으로
3. 1 더하기 : 반전된 이진수에 1을 더함.
4. ex) -6을 2의 보수로 표현하기
1. 양수 6을 8비트 이진수로 표현하면 00000110
2. 비트를 반전시키면 11111001
3. 1을 더하면 11111010이 됨.

• 비트 이동 연산자
• <<, >>, >>>
• 시프트 연산자라고도 부름.
• << 연산자
  • 왼쪽으로 비트를 이동하는 연산자
  • ex)
    • int num = 5; <- 00000101
    • num << 2; <- 00010100
    • 결과값 : 20
    • 왼쪽으로 n비트 이동한다는 것은 기존 값에 2n만큼 곱한다는 뜻
    • 5 * 22 = 20
• >> 연산자
  • 오른쪽으로 비트를 이동하는 연산자
  • ex)
    • int num = 10; <- 00001010
    • num >> 2; <- 00000010
    • 결과값 : 2
    • 오른쪽으로 n비트 이동한다는 것은 기존 값에 2n만큼 나눈다는 뜻 (왜 소수점이 버려지나 했더니 int로 선언했음..)
    • 10 / 22 = 2 <- int
• >>> 연산자
  • >>이랑 동일하게 오른쪽으로 비트를 이동하는 연산자
  • 왼쪽에 채워지는 비트값이 부호 비트와 상관없이 무조건 0이 되는 차이
  • ex)
    • int num = 10; <- 00001010
    • num >>> 2; <- 00000010
    • 결과값 : 2
    • 사실 뭐가 다른지 잘 모르겠다.

>>, >>> 연습

자료형의 크기(값의 범위) 순서
byte < short/char < int < long < float < double

연산자 우선순위

1. 일차식 : () [] .         연산방향 →
2. 단항 : ! ++ -- + -         연산방향 ←
3. 산술 : % /         연산방향 →
4. 산술 : + -         연산방향 →
5. 비트 이동 : << >>         연산방향 →
6. 관계 : < > <= >=         연산방향 →
7. 관계 : == !=         연산방향 →
8. 비트 곱 : &         연산방향 →
9. 비트 차 : ^         연산방향 →
10. 비트 합 : |         연산방향 →
11. 논리 곱 : &&         연산방향 →
12. 논리 합 : ||         연산방향 →
13. 조건 : ?:         연산방향 →
14. 대입 : = += -= *= %= /=         연산방향 ←

결론 비트 연산자를 처음 접해봐서 여러가지 방식으로 삽질을 했었다.. 좀 더 개념을 알게 되면 내용을 수정해야 할 것 같다.

참조 & 출저
Java 자료형