6-3장 변수와 메서드 上 (3.1 ~ 3.6)

 

1. 선언 위치에 따른 변수의 종류

💡변수의 종류를 결정짓는 중요한 요소는 '변수의 선언된 위치'이므로 변수가 어느 영역에 선언되었는지를 확인하는 것이 중요!!

 

변수의 종류는 3가지이다.

 

1. 클래스 변수: 멤버 변수 중 static이 붙은 변수

2. 인스턴스 변수: 멤버 변수 중 static이 붙지 않은 변수

3. 지역 변수: 멤버 변수를 제외한 나머지 변수

 

 

iv와 cv는 클래스 영역에 선언되어 있으므로 멤버 변수이고 이 중 static이 붙은 cv는 클래스 변수, 붙지 않은 iv는 인스턴스 변수이다.

메서드인 method()의 내부, 즉 '메서드 영역'에 선언된 lv는 지역변수이다.

 

변수의 종류와 특징

 

 

인스턴스 변수 (instance variable)

 

- 클래스 영역에 선언되며, 클래스의 인스턴스를 생성할 때 만들어진다.

=> 변수의 값을 읽어오거나 저장하기 위해서는 반드시 인스턴스 먼저 생성!

- 인스턴스는 독립적인 공간을 가지므로 서로 다른 값을 가질 수 있다.

 

✅인스턴스마다 고유한 상태를 유지해야 하는 속성의 경우, 인스턴스 변수로 선언한다.

 

클래스 변수 (class variable)

 

- 인스턴스 변수 앞에 static을 붙여 사용한다.

- 모든 인스턴스가 공통된 저장공간(변수)을 공유한다.

- 인스턴스 변수와 달리 인스턴스를 생성하지 않고 바로 사용할 수 있다.

- '클래스이름.클래스변수'의 형식으로 사용한다.

- 메모리에 로딩될 때 생성되어 프로그램이 종료될 때까지 유지된다.

- public을 붙이면 같은 프로그램 내에서 어디서나 접근할 수 있는 '전역변수(global variable)'의 성격을 갖는다.

 

✅한 클래스의 모든 인스턴스들이 공통적인 값을 유지해야 하는 속성의 경우, 클래스 변수로 선언한다.

 

*참조변수의 선언이나 객체의 생성과 같이 클래스의 정보가 필요할 때, 클래스는 메모리에 로딩된다.

 

 

지역 변수 (local variable)

 

- 메서드 내에 선언되어 메서드 내에서만 사용 가능하고, 메서드가 종료되면 소멸된다.

- for문 또는 while문의 블록 내에 선언된 지역변수는 지역변수가 선언된 블록 {} 내에서만 사용 가능하고, 블록을 벗어나면 소멸된다.

 

---

2. 클래스변수와 인스턴스 변수

 

카드 클래스를 정의해 보자.

 

클래스의 속성으로는 아래의 4가지 요소가 있다.

- 무늬

- 숫자

- 폭

- 높이

 

각 Card인스턴스는 자신만의 무늬 (kind)와 숫자(number)를 유지하고 있어야 하므로 인스턴스 변수로 선언하였고, 각 카드의 폭(width)과 높이(height)는 모든 인스턴스 가 공통적으로 같은 값을 유지해야 하므로 클래스 변수로 선언하였다.

class Card {
    // 인스턴스 변수
    String kind;
    int num;
    
    // 클래스 변수
    static int width;
    static int height;
}

카드의 폭이나 높이, 즉 클래스 변수의 값을 변경하는 경우, 모든 카드의 width, height값이 변경된다는 것을 명심하자.

 

class CardTest {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(Card.width);
        System.out.println(Card.height);
    }
}

클래스 변수는 '클래스이름.클래스변수'의 형태로 사용하므로 Card.width, Card.height와 같이 사용한다.

 

정리

 

인스턴스 변수는 인스턴스가 생성될 때마다 생성되므로 인스턴스마다 각기 다른 값을 유지할 수 있지만, 클래스 변수는 모든 인스턴스가 하나의 저장공간을 공유하므로, 항상 공통된 값을 갖는다.

---

3. 메서드

특정 작업을 수행하는 일련의 문장들을 하나로 묶은 것.

 

메서드를 사용하는 이유

 

1. 높은 재사용성

한번 만들어 놓은 메서드는 몇 번이고 호출할 수 있으며, 다른 프로그램에서도 사용이 가능하다.

 

2. 중복된 코드의 제거

반복되는 문장들을 묶어서 하나의 메서드로 작성해 놓으면, 메서드를 호출하는 한 문장으로 대체할 수 있다.

전체 코드의 길이가 짧아지고, 변경사항이 발생했을 때 수정해야 할 코드의 양이 줄어들어 오류가 발생할 가능성도 함께 줄어든다.

 

3. 프로그램의 구조화

큰 규모의 프로그램에서는 문장들을 작업단위로 나눠서 여러 개의 메서드에 담아 프로그램의 구조를 단순화시키는 것이 필수적이다.

 

public static void main(String[] args) {
    int[] numArr = new int[10];

    initArr(numArr);    // 1. 배열을 초기화
    printArr(numArr);   // 2. 배열을 출력
    sortArr(numArr);    // 3. 배열을 정렬
    printArr(numArr);   // 4. 배열을 출력
}

이처럼 main메서드는 프로그램의 전체 흐름이 한눈에 들어올 정도로 단순하게 구조화하는 것이 좋다.

처음에 프로그램을 설계할 때 내용이 없는 메서드를 작업단위로 만들어 놓고, 하나씩 완성해 가는 것도 프로그램을 구조화하는 좋은 방법이다. 

---

4. 메서드의 선언과 구현

메서드는 크게 두 부분, 선언부와 구현부로 나누어져 있다.

반환타입 메서드이름 (타입 변수명, 타입 변수명,...)
{
        // 메서드 호출 시 수행될 코드
}

 

int add(int a, int b) // 선언부
{  
    return a + b;  // 구현부
}

 

메서드 선언부

 

- 메서드 이름

- 매개변수 선언

- 반환 타입

 

💡 메서드가 작업을 수행하기 위해 어떤 값들을 필요로 하고 작업의 결과로 어떤 타입의 값을 반환하는지에 대한 정보를 제공한다.

 

메서드의 선언부를 변경하게 되면, 그 메서드가 호출되는 모든 곳을 같이 변경해야 하므로 후에 변경사항이 발생하지 않도록 신중히 작성해야 한다.

 

매개변수 선언

 

매개변수

- 메서드가 작업을 수행하는데 필요한 값들(입력)을 제공받기 위한 것

- 필요한 값의 개수만큼 변수를 선언한다.

- 각 변수 간의 구분은 쉼표 ', '를 사용한다.

 

주의할 점

일반적인 변수 선언과 달리 두 변수의 타입이 같아도 변수의 타입을 생략할 수 없다.

int add(int a, int b) {}  // OK
int add(int a, b) {}	  // ERROR!! 매개변수 b의 타입이 없다.

 

선언할 수 있는 매개변수의 개수는 거의 제한이 없지만, 만일 입력해야 할 값의 개수가 많은 경우에는 배열이나 참조변수를 사용한다.

만일, 값을 전혀 입력받을 필요가 없다면 괄호 () 안에 아무것도 적지 않는다.

 

* 매개변수도 메서드 내에 선언된 것으로 간주되므로 '지역 변수'이다.

 

메서드의 이름

 

메서드의 이름도 아래 블로그에 정리한 변수의 명명규칙대로 작성하면 된다.

2-1장 변수

 

메서드는 특정 작업을 수행하므로 메서드 이름은 'add'처럼 동사인 경우가 많으며, 이름만으로도 메서드의 기능을 쉽게 알 수 있도록 함축적이면서도 의미 있는 이름으로 지어야 한다.

 

반환 타입

 

💡메서드의 작업 수행 결과(출력)인 '반환 값'의 타입

반환값이 없는 경우에는 반환타입으로 'void'를 적는다.

 

* 'void'는 '아무것도 없음'을 의미한다.

 

메서드의 구현부

 

💡메서드의 선언부 다음에 오는 괄호{}로 메서드를 호출했을 때 수행될 문장들을 넣는다.

 

return문

 

메서드의 반환타입이 'void'가 아닌 경우, 구현부 {} 안에 'return 반환값;'이 반드시 포함되어 있어야 한다.

이 문장은 작업을 수행한 결과인 반환값을 호출한 메서드로 전달하는데, 이 값의 타입은 반환 타입과 일치하거나 적어도 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.

 

여러 개의 변수를 선언할 수 있는 매개변수와 달리 return문은 단 하나의 값만 반환할 수 있다.

즉, 메서드로의 입력(매개변수)은 여러 개일 수 있지만 출력(반환값)은 최대 하나만 허용한다.

 

지역 변수

 

💡메서드 내에 선언된 변수

 

메서드 내에 선언된 변수들은 그 메서드 내에서만 사용할 수 있으므로 서로 다른 메서드라면 같은 이름의 변수를 선언해도 된다.

int add(int x, int y) {
    int result = x + y;
    return result;
}

int multiply(int x, int y) {
    int result = x * y;
    return result;
}

위에 정의된 메서드 add와 muliply에 각기 선언된 변수 x, y, result는 이름만 같을 뿐 서로 다른 변수이다.

---

5. 메서드의 호출

메서드이름(값 1, 값 2,...)； // 메서드를 호출하는 방법

 

인자(argument)와 매개변수(parameter)

 

인자(인수)

메서드를 호출할 때 괄호() 안에 지정해 준 값들

 

매개변수

메서드가 작업을 수행하는데 필요한 값들(입력), 메서드 선언부에서 사용

 

인자의 개수와 순서는 호출된 메서드에 선언된 매개변수와 일치해야 한다.

인자는 메서드가 호출되면서 매개변수에 대입되므로, 인자의 타입은 매개변수의 타입과 일치하거나 자동 형변환이 가능한 것이어야 한다.

 

코드를 통해 살펴보면 main함수에서 add 메서드를 호출할 때 괄호 () 안에 넣은 값 1, 2가 인자이고 add 메서드를 선언할 때 괄호 () 안에 넣은 값 x, y가 매개변수이다.

public static void main(String[] args) {
    int result = add(1, 2);  // 인자 (1, 2)
}

static int add(int x, int y) {  // 매개 변수 (int x, int y)
    return x + y;
}

 

메서드에 선언된 매개변수의 개수와 다른 값 또는 타입이 다른 값을 괄호()에 넣으면 컴파일러가 에러를 발생시킨다.

int result1 = add(1); 			// ERROR. 메서드에 선언된 매개변수의 개수가 다름
int result2 = add(1, 2, 3);		// ERROR. 메서드에 선언된 매개변수의 개수가 다름
int result3 = add(1.0);			// ERROR. 메서드에 선언된 매개변수의 타입이 다름

 

메서드의 실행흐름

 

같은 클래스 내의 메서드끼리는 참조변수를 사용하지 않고도 서로 호출이 가능하지만 static메서드는 같은 클래스 내의 인스턴스 메서드를 호출할 수 없다.

class MyMath {
    long add(long a, long b) {
        return a + b;
    }

    long add2(long a, long b) {
        return add(1, 2);  // OK
    }

    static long add3(long a, long b) {
        return add(1, 2);  // ERROR
    }
}

 

MyMath클래스의 'add(long a, long b)'를 호출하기 위해서는 먼저 'MyMath mm = new MyMath();'와 같이 MyMath클래스의 인스턴스를 생성한 다음 참조변수 mm을 통해야 한다.

 

1. main메서드에서 add메서드를 호출한다. 호출 시 저장한 1L과 2L이 메서드 add의 매개변수 a, b에 각각 복사(대입)된다.

2. 메서드 add의 괄호{} 안에 있는 문장들이 순서대로 수행된다.

3. 메서드 add의 모든 문장이 실행되거나 return문을 만나면, 호출한 메서드(main 메서드)로 되돌아와서 이후의 문장들을 실행한다.

 

✅메서드가 실행되면 지금까지 실행 중이던 메서드는 실행을 잠시 멈추고 호출된 메서드의 문장들이 실행된다.

 

long value = add(1L, 2L)
-> long value = 3L;

add메서드의 매개변수 타입이 long이므로 인자로 long 또는 long으로 자동 형변환이 가능한 값을 지정해야 한다.

또한 메서드의 결과를 저장하기 위한 value도 반환값과 같은 타입이거나 반환값이 자동 형변환되어 저장될 수 있는 타입이어야 한다.

 

❓아래 add함수의 매개변수에 인자로 long타입 값을 넣는다면 어떻게 될까?

class MyMath {
    double add(double a, double b) {
        return a + b;
    }
}

class MyMathTest {
    public static void main(String[] args) {
        MyMath mm = new MyMath();

        double value = mm.add(1L, 2L);
        System.out.println(value);  // 3.0
    }
}

 

자동 형변환에 대해 궁금하면 참고 바란다.

2-5장 형 변환

 

호출 시에 입력된 값은 메서드의 매개변수에 대입되는 값이므로, long형의 값을 double형의 변수에 저장하는 것과 같다.

'double a = 1L;'을 수행하면 long형 값인 1L은 double형 값인 1.0으로 자동 형변환(작은 타입 -> 큰 타입)되어 add의 매개변수 a에 저장된다.

 

따라서 add메서드에 두 개의 정수 값(1L, 2L)을 입력하여 호출하였음에도 불구하고 연산결과가 double형의 값이 된다.

---

6. return문

💡 현재 실행 중인 메서드를 종료하고 호출한 메서드로 되돌아간다.

 

지금까지는 반환값이 있을 때만 return문을 사용했지만, 원래는 반환값의 유무에 관계 없이 모든 메서드에는 적어도 하나의 return문이 있어야 한다.

 

❓ 그렇다면 반환 타입이 'void'인 경우, return문이 없어도 문제가 없었던 이유는 무엇일까?

 

그 이유는 컴파일러가 메서드의 마지막에 'return;'을 자동적으로 추가해 주었기 때문이다. 

 

반환 값이 있는 경우는 반드시 return문이 있어야 한다.

int add(int a, int b) {
    // ERROR
}

 

return문이 없으면 컴파일 에러(error : missing return statement)가 발생한다.

 

❓if문을 사용하는 경우 if문 안에만 return을 해주면 문제가 없을까?

int max(int a, int b) {
    if (a > b) {
        return a;
    }  
    // ERROR
}

 

return문이 존재하지만 return문이 없다는 에러가 발생한다.

그 이유는 if문 조건식의 결과에 따라 return문이 실행되지 않을 수 있기 때문이다.

 

if문의 else블록에 return문을 추가하거나 if문 실행 후 return문을 추가해서, 항상 결괏값이 반환되도록 해야 한다.

int max(int a, int b) {
    if (a > b) {
        return a;  // 조건식이 참일 때 실행
    }
    else {
        return b;  // 조건식이 거짓일 때 실행
    }
}

int max(int a, int b) {
    if (a > b) {
        return a;
    }
    return b;
}

 

반환값 

 

return문의 반환값으로 주로 변수가 오긴 하지만 수식이 오는 경우도 있다.

int add(int a, int b) {
    return a + b;
}

해당 수식을 계산한 결과를 반환한다.

 

매개변수의 유효성 검사

 

💡 메서드의 구현부{}를 작성할 때, 매개변수의 값이 적절한지 확인하는 것이다.

 

타입만 맞으면 어떤 값도 매개변수를 통해 넘어올 수 있기 때문에, 가능한 모든 경우의 수에 대해 고민하고 그에 대비한 코드를 작성해야 한다.

 

예시 코드

float divide(int x, int y) {

    // 나누는 수(y)가 0인지 확인한다.
    if (y == 0) {
        System.out.println("0으로 나눌 수 없습니다.");
        return 0;
    }

    return x / (float)y;
}

 

메서드 divide는 매개변수 x를 y로 나눈 결과를 실수(float타입)로 반환한다.

0으로 나누는 것은 금지되어 있기 때문에 계산 전에 y의 값이 0인지를 확인해야 한다.

 

y의  값이 0인 경우에는 return문을 이용해서 작업을 중단하고 메서드를 빠져나와야 한다. 그렇지 않으면, 나누기를 하는 문장에서 프로그램이 비정상적으로 종료된다.

 

적절하지 않은 값이 매개변수를 통해 넘어온다면 매개변수의 값을 보정하던가, 보정하는 것이 불가능하다면 return문을 사용해서 작업을 중단하고 호출한 메서드로 되돌아가야 한다.

 

✅매개변수의 유효성 검사는 메서드의 작성에 있어서 간과하기 쉬운 중요한 부분이다.

 

 

Reference

자바의 정석 - 남궁 성