データの記憶(変数)

プログラム中では, データをたくわえて置くための箱のようなものを使うことができる. これが, 変数である.

箱の絵

変数に対する操作には「宣言(Declaration)」, 「代入(Assignment)」, 「参照(Reference)」の3種類がある. 次のサンプルプログラムを例にそれぞれの説明をする．

変数は1つのプログラム中でいくつでも使うことができ，名前(変数名)で区別する．

class VarTest {
  public static void main(String[] args){
    int i; // (1)
    i=1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
    i=i+1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
    i=i+1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
    i=i+1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
    i=i+1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
    i=i+1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
    i=i+1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
    i=i+1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
    i=i+1; // (2)
    System.out.println( i + " の2乗は " + (i*i) + "です"); // (3)
  }
}

宣言(Declaration)
```
型の名前 変数名;
```
変数への代入, 参照をおこなう前にその変数に型を対応づける. 型とは，プログラムが扱う値を性質によって分類したもので多くのプログラミング言語で定義されている概念である．Java言語では型は3種類に分類される．
- 基本データ型
  数値や文字など，機械語の命令が直接扱えるような値を表す型．整数を表すには通常 int, 実数を表すには通常doubleを用いる．
- オブジェクト型
  この型を持つのがオブジェクト指向言語の特徴．詳しい説明は後で．ここまでで出てきたのは，文字列型 String．
- 配列型
  同じデータ型を持ち，同じような操作を施す複数の変数を統一的に扱うためのデータ型．後でやる．
変数の名前は英小文字で始めるのが推奨される(これはあくまで推奨であって、読みにくいプログラムを書こうとする人は、英大文字で始める変数名をつけることも可能。日本語の変数名も可能). ','で結んで, 複数の宣言をおこなうこともできる.
変数を箱にたとえると，下の図のように箱に形があって，入れられるものが決まっていると考えるとわかりやすい．
代入(Assignment)
```
  変数名 = 式
```
という式(この例では「1」という定数だが, 変数, 演算式等の値を生成するさまざまなものが書ける)を実行すると, 副作用(side effect)としてその変数に対応する箱に式の値が入る. 宣言と代入を同時におこなうこともできる. たとえば, (1),(2)はまとめて,
```
 int i=1;
```
のようにも書ける.
変数を箱にたとえると，下の図のように箱に同じ形の値を入れる動作と考えることができる．ただ，図と違って箱が空でない場合は古い値は捨ててから入れる．

ある型の値は別の型の変数には入れられない．これは箱にたとえると，下のように別の形の箱にいれようとする動作に該当する．
参照(Reference)
'='の左辺以外で変数が現れる時は, 変数への参照となる. 実行の時点でその変数に対応する箱に入っている値が使われる.
変数を箱でたとえる時に注意が必要なのは，参照は箱から値を取り出す動作だが，その際，下の図のように値は複製され，変数という箱には元の値が入ったままになる点である．そのため，一度値を入れた変数は何度でも利用可能である．

数学での '=' に馴染みの深い人がとまどうのが,

    i=i+1;

といった表記である. Javaでの '=' は等しいという「関係」を表すのではなく, 右辺の値を計算して左辺の変数に代入するという「操作」を表すことに慣れる必要がある.

数学における「=」との混同を避けるために、代入用の演算子として、「:=」を使うプログラミング言語や、「<-」を使うプログラミング言語もある。しかし、 C++では使用頻度の高い代入の演算子を短くすることの方に意義を見いだしたため、代入演算子として「=」を採用した。Javaもそれを受け継いでいる。

変数名の付け方には，

途中に'_'以外の記号を含まない．確実に使用できる文字は英数字及び'_', ただし，数字で始まる変数は許さない. 新しいバージョンでは日本語等も使えるようになるはず．
Java言語の予約語(class,int,static,void等)と重なる名前は許されない．

という規則がある．

プログラミング言語の中には，変数の宣言がいらない(省略可能な)言語もある(BASIC, FORTRAN, Perl,rubyなど)．このような言語だと，短くかけるのはたしかだが，変数名のスペルミスの検出や型チェックなどの観点から，大規模なプログラムを作成するための言語では変数宣言はあった方が良いという見方が主流になっている。

ここで説明した変数の話はすべてのプログラミング言語で通用する話ではなく， Java言語特有(といっても，他の多くの言語で通用する)話であることに注意されたい．変数に型のない言語はたくさんあるし，変数という箱が空でないと代入できない言語, 変数を一度しか参照できない言語なども考えられている．

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