03_データ型・変数

対象：C言語経験者 ／ C言語との差分を中心に理解します

■ 1. Javaの型の全体像

Javaの型は大きく2種類に分かれます。C言語にはなかった区別。

● 参照型とは何か

プリミティブ型は変数の中に値そのものが入る。参照型は少し違います。

C言語のポインタを思い出してください。ポインタ変数はデータそのものではなく「データがある場所（アドレス）」を持っていた。参照型はこれに近い考え方です。

この仕組みから、参照型には C言語のポインタにはなかった null という概念があります。
null は「どこも指していない（実体がない）」状態を表す。

String s = null;  // 実体なし。これはOK
System.out.println(s);  // → null と表示される

// ただし null のまま操作しようとするとエラー（NullPointerException）
// System.out.println(s.length());  // ← 実行時エラー

● String の比較：== と .equals() の違い

== は「同じ場所（アドレス）を指しているか」を調べます。.equals() は「中身の文字列が同じか」を調べます。

参照型の仕組みを思い出してください。変数が持っているのはアドレスです。== はそのアドレスを比べるので、中身が同じでも別のオブジェクトなら false になります。

String a = new String("Java");
String b = new String("Java");
String c = "Java";
String d = "Java";

System.out.println(a == b);        // false  （別オブジェクト）
System.out.println(a.equals(b));   // true   （中身が同じ）
System.out.println(c == d);        // true   （文字列プールで同じ実体）
System.out.println(c.equals(d));   // true   （中身が同じ）

// 結論：中身を比べたいなら常に .equals() を使う

● String はイミュータブル（不変）

参照型を理解する上でもう1つ重要な性質があります。String オブジェクトは一度作ったら中身を変えられません。これを「イミュータブル（immutable）」と言います。

では str = str + "efg" のように連結したとき、何が起きているのでしょうか。

● ループ内の連結は非効率になる

イミュータブルの性質から、ループの中で + を繰り返すたびに新しいオブジェクトが生成されて捨てられ続けます。これは大量の文字列を扱うときに性能の問題になります。

String result = "";
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    result = result + i;
    // 毎回新しいオブジェクトが生成される
    // 1000個作って1000個捨てる
}

StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    sb.append(i);
    // 同じオブジェクトに追記するだけ
}
String result = sb.toString();

■ 2. 基本型（プリミティブ型）一覧

● 「プリミティブ」とは

primitive は英語で「原始的・基本的なもの」という意味。

プログラミングでは「それ以上分解できない、一番シンプルな値」を指す。42 という整数や 3.14 という小数は、それ自体が値そのもの。これがプリミティブ型。

対して "Java" という文字列は、内部に文字が並んだ複雑な構造を持ちます。こういうものは参照型として扱われます。

■ 3. リテラルの書き方（試験頻出）

リテラルとは「ソースコードに直接書いた値」のこと。型によって書き方のルールがあります。

● 数値リテラルのセパレータ（Java 7以降）

桁数が多い数値は _（アンダースコア）で区切って書ける。

int million = 1_000_000;   // 1,000,000 と同じ意味
long big    = 1_543_900L;  // 試験第67回 問3 (21) で登場

■ 実習1：いろいろな型を使ってみる

public class DataTypes {
    public static void main(String[] args) {

        // 整数型
        int    i = 100;
        long   l = 1_000_000L;   // アンダースコアで区切れる

        // 浮動小数点型
        double d = 3.14159;
        float  f = 3.14f;        // float は末尾に f が必要

        // 文字型（Javaの char は Unicode = 2バイト）
        char c = 'A';

        // 論理型（C言語にはない）
        boolean flag = true;

        // 文字列（参照型）
        String name = "Java";

        // 出力
        System.out.println("int    : " + i);
        System.out.println("long   : " + l);
        System.out.println("double : " + d);
        System.out.println("float  : " + f);
        System.out.println("char   : " + c);
        System.out.println("boolean: " + flag);
        System.out.println("String : " + name);
    }
}

● 動いたら変えてみましょう

■ 4. 型変換（キャスト）

異なる型の間で値を代入するとき、Javaは厳しくチェックします。

● 自動変換（暗黙のキャスト）

int    i = 100;
long   l = i;      // int → long は自動OK（範囲が広くなる）
double d = i;      // int → double も自動OK

● キャスト（明示的な変換）

double d = 3.99;
int    i = (int) d;   // 小数点以下を切り捨て → i = 3
System.out.println(i); // → 3

● コンパイルエラーになるケース（試験頻出）

int   x = 35;
short y = x + 10000;  // コンパイルエラー！

// なぜ？
// x + 10000 の計算結果は int 型になる
// int を short に代入しようとするとコンパイルエラー
// → キャストが必要
short y = (short)(x + 10000);  // これはOK（ただし値がshortの範囲を超える場合は壊れる）

■ 実習2：型変換の動きを確認します

public class TypeConv {
    public static void main(String[] args) {

        // ① 自動変換（広い型へは自動OK）
        int    a = 100;
        double d = a;          // int → double 自動変換
        System.out.println("int → double: " + d);  // 100.0

        // ② キャスト（狭い型へは明示が必要）
        double x = 3.99;
        int    i = (int) x;    // 小数点以下切り捨て
        System.out.println("double → int: " + i);  // 3

        // ③ 整数どうしの割り算と型
        int p = 3;
        int q = 8;
        int    r1 = p / q;           // 整数除算 → 0
        double r2 = p / q;           // 整数除算の結果(0)をdoubleに → 0.0
        double r3 = (double) p / q;  // pをdoubleに変換してから割る → 0.375
        System.out.println("int/int       : " + r1);
        System.out.println("int/int→double: " + r2);
        System.out.println("double/int    : " + r3);

        // ④ float と double の比較（試験頻出）
        float  f = 5.9f;
        int    n = 5;
        boolean result = (f == n);   // float と int を比較
        System.out.println("5.9f == 5: " + result);  // false
    }
}

● ③ の r2 と r3 の違いを確認しましょう

● 動いたら変えてみましょう

■ 5. 変数宣言のルール

■ 試験（問3）との対応

public class Q {
    public static void main(String[] args) {
        int    a = 3 / 8;
        double b = 3 / 8.0;
        System.out.println(a + " " + b);
    }
}

public class Q2 {
    public static void main(String[] args) {
        int   x = 35;
        short y = x + 10000;
        System.out.println(y);
    }
}

■ まとめ