第四章 変数・リテラル・データ型
なんでデータ型があるの？
メモリの中で、データ型がどのように扱われているのか、
初心者向けに掘り下げてみます。
初心者向けに掘り下げてみます。
なんで？
なんで？
ちょっとめんどい話になるけどいいか？
やっぱりめんどいんだ～。
メモリの中で何が起こっているのか
イメージしてもらえれば十分だ。
若干精度を欠いた表現があるかもしれないが
許してほしい。
また、この時点で完全に理解する必要もない。
気楽に読んでくれ。
イメージしてもらえれば十分だ。
若干精度を欠いた表現があるかもしれないが
許してほしい。
また、この時点で完全に理解する必要もない。
気楽に読んでくれ。
目次
1. メモリのイメージ
パソコンの中には、メモリというのが入っています。
パソコン自身が作業するときに使う記憶装置ですね。
メモリは、「メモリセル」と呼ばれる超小さな部屋がたくさん並んだ構造をしています。
メモリセル 1こを、1bit（ビット）といいます。
人間は、メモリセルが電子を溜めている状態と、溜めていない状態を、「0と1」という風に表現します。
それでメモリセルは、「0」又は「1」を1つだけ記憶できるというわけです。
パソコン自身が作業するときに使う記憶装置ですね。
メモリは、「メモリセル」と呼ばれる超小さな部屋がたくさん並んだ構造をしています。
メモリセル 1こを、1bit（ビット）といいます。
人間は、メモリセルが電子を溜めている状態と、溜めていない状態を、「0と1」という風に表現します。
それでメモリセルは、「0」又は「1」を1つだけ記憶できるというわけです。
2. 人間界の2進数
0と1で表現した数値を、2進数といいます。
2進数でも、10進数と同じく、小数点やマイナス、指数表現ができます。
2進数でも、10進数と同じく、小数点やマイナス、指数表現ができます。
人間界の2進数
10進数 普通の2進数 ------------------- -2 --> -10 -1 --> -1 0 --> 0 1 --> 1 2 --> 10 3 --> 11 4 --> 100 5 --> 101 6 --> 110 7 --> 111 0.625 --> 0.101
3. メモリの中の2進数
Javaでは、8bit を、データの最小単位としています。
この枠を byte（バイト）といいます。
8bit ＝ 1byte
これはパソコンの仕様に関係しているので、たいていのプログラム言語は、8bit ＝ 1byte です。
10進数の7を、2進数8bit で表現すると、「00000111」のように、0埋めされます。
（メモリセルには、0と1のどちらかが必ず入ります。）
2進数の8bit で表現できるのは 256通りです。
この枠を byte（バイト）といいます。
8bit ＝ 1byte
これはパソコンの仕様に関係しているので、たいていのプログラム言語は、8bit ＝ 1byte です。
10進数の7を、2進数8bit で表現すると、「00000111」のように、0埋めされます。
（メモリセルには、0と1のどちらかが必ず入ります。）
2進数の8bit で表現できるのは 256通りです。
2進数の0埋め
10進数 2進数(8bit) ---------------------- 0 --> 0000 0000 1 --> 0000 0001 2 --> 0000 0010 3 --> 0000 0011 4 --> 0000 0100 5 --> 0000 0101 6 --> 0000 0110 7 --> 0000 0111 . --> . . --> . . --> . . --> . 254 --> 1111 1110 255 --> 1111 1111
それ以上大きな値を表す場合には、隣の枠も使います。
メモリと範囲
| bit数 | byte数 | 範囲 |
|---|---|---|
| 8 | 1 | 0~255 |
| 16 | 2 | 0～65535 |
| 32 | 4 | 0～4294967295 |
| 64 | 8 | 0～18446744073709551615 |
4.表現できない値
もうお気づきかもしれませんが、この方法で表現できるのは0以上の整数に限られます。
マイナス、小数、文字 は表現できません。
そこで「データ型」が登場するのです。
データ型ごとに仕様を決めて、 マイナス、小数、文字 を、デジタル表現したとゆうわけです。
マイナス、小数、文字 は表現できません。
そこで「データ型」が登場するのです。
データ型ごとに仕様を決めて、 マイナス、小数、文字 を、デジタル表現したとゆうわけです。
5.メモリの中の整数型
intなどの整数型は、マイナスの値をデジタル表現しています。
Javaの整数型は、すべて符号付(マイナスあり)のデータ型です。
Javaの整数型は、すべて符号付(マイナスあり)のデータ型です。
整数型
「２の補数表現」を使って表現しています。（詳細はスルー）
メモリの一番左のbitが1だと、マイナスになります。
メモリの一番左のbitが1だと、マイナスになります。
6.メモリの中の実数型（浮動小数点型）
float、doubleは、マイナスと、小数 をデジタル表現しています。
実数型（浮動小数点型）
2進数の指数表記にして「符号部」「指数部」「仮数部」それぞれの値を、
決められたメモリ領域に割り当てます。
決められたメモリ領域に割り当てます。
浮動小数点型 - floatの構造
浮動小数点型のビットレイアウト
| 型名 | 符号部 | 指数部 | 仮数部 | 合計 |
|---|---|---|---|---|
| float | 1bit | 8bit | 23bit | 32bit |
| double | 1bit | 11bit | 52bit | 64bit |
floatは、合計で32bit（4byte）です。
doubleは、合計で64bit（8byte）です。
doubleは、合計で64bit（8byte）です。
浮動小数点型のビットレイアウトは、こちらにも掲載しています
Java超入門
よく使いそうな資料一覧 浮動小数点型のビットレイアウト
Java超入門
よく使いそうな資料一覧 浮動小数点型のビットレイアウト
7.メモリの中の文字
char、Stringは、文字 をデジタル表現しています。
charは、1文字を表わすデータ型です。
文字には1つ1つに、「文字コード」と呼ばれる整数の番号が付いていて、
内部的には文字コードで処理されています。
最も基本的な文字コードである「ASCIIコード」をご覧いただくと、イメージが湧くかもしれません。
ご参照 ↓
Java超入門
よく使いそうな資料一覧 ASCIIコード表
文字には1つ1つに、「文字コード」と呼ばれる整数の番号が付いていて、
内部的には文字コードで処理されています。
最も基本的な文字コードである「ASCIIコード」をご覧いただくと、イメージが湧くかもしれません。
ご参照 ↓
Java超入門
よく使いそうな資料一覧 ASCIIコード表
文字コードには様々な種類がありますが、Javaでは Unicode（エンコーディング UTF-16）が採用されています。
文字
UTF-16 で表した文字コード（0～65535の整数）で処理しています。
Stringは、文字列を表わすデータ型です。（Stringは、クラス型に分類されるデータ型です。）
内部的には、charの配列として処理されています。
配列は、同じデータ型の複数の値を、連続したメモリで管理する仕組みです。
内部的には、charの配列として処理されています。
配列は、同じデータ型の複数の値を、連続したメモリで管理する仕組みです。
8.まとめ
そんなわけで、メモリーの中では、すべてが数値として扱われています。
「データ型」かわからなくなると大変なんです。
Javaはデータ型の指定を、人間側のコーディングに委ねている言語なのです。
「データ型」かわからなくなると大変なんです。
Javaはデータ型の指定を、人間側のコーディングに委ねている言語なのです。
© 2019 awasekagami