[처음부터 다시 하는 JAVA] 형변환

처음부터 다시 하는 자바 공부는 인프런의 김영한 강사님의 강의를 참고해서 공부했다.

형변환1 - 자동 형변환

형변환

작은 범위에서 큰 범위로는 당연히 값을 넣을 수 있다.
- 예) int long double
큰 범위에서 작은 범위는 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다.
- 소수점 버림
- 오버플로우

작은 범위에서 큰 범위로 대입은 허용한다.
자바에서 숫자를 표현할 수 있는 범위는 다음과 같다.

int < long < double

int 보다는 long 이, long 보다는 double 이 더 큰 범위를 표현할 수 있다.

작은 범위에서 큰 범위에 값을 대입하는 다음 코드를 실행하면 특별한 문제없이 잘 수행된다.

package casting; 

public class Casting1 {
	public static void main(String[] args) { 
        int intValue = 10;
        long longValue; 
		double doubleValue;
       
       longValue = intValue; // int -> long
		System.out.println("longValue = " + longValue); //longValue = 10
       
       doubleValue = intValue; // int -> double
		System.out.println("doubleValue1 = " + doubleValue); //doubleValue1 = 10.0
       
       doubleValue = 20L; // long -> double
		System.out.println("doubleValue2 = " + doubleValue); //doubleValue2 = 20.0
    } 
}
실행결과
longValue = 10 
doubleValue1 = 10.0 
doubleValue2 = 20.0

자바는 기본적으로 같은 타입에 값을 대입할 수 있다. 그런데 다른 타입에 값을 대입하면 어떻게 될까?
int -> long 을 비교해보면 long 이 int 보다 더 큰 숫자 범위를 표현한다. 작은 범위 숫자 타입에서 큰 범위 숫자 타입에 대입을 하면 문제가 되지 않는다. 만약 이런 경우까지 오류가 발생한다면 개발이 너무 불편할 것이다.
long -> double 의 경우에도 double 은 부동 소수점을 사용하기 때문에 더 큰 숫자 범위를 표현한다. 따라서 대입할 수 있다.
정리하면 작은 범위에서 큰 범위로의 대입은 자바 언어에서 허용한다. 쉽게 이야기하면 큰 그릇은 작은 그릇에 담
긴 내용물을 담을 수 있다.

자동 형변환
하지만 결국 대입하는 형(타입)을 맞추어야 하기 때문에 개념적으로는 다음과 같이 동작한다.

//intValue = 10
doubleValue = intValue
doubleValue = (double) intValue //형 맞추기
doubleValue = (double) 10 //변수 값 읽기
doubleValue = 10.0 //형변환

이렇게 앞에 (double) 과 같이 적어주면 int 형이 double 형으로 형이 변한다. 이렇게 형이 변경되는 것을 형변환 이라 한다.
작은 범위 숫자 타입에서 큰 범위 숫자 타입으로의 대입은 개발자가 이렇게 직접 형변환을 하지 않아도 된다.
이런 과정 이 자동으로 일어나기 때문에 자동 형변환, 또는 묵시적 형변환이라 한다.

형변환2 - 명시적 형변환

이번에는 반대로 큰 범위에서 작은 범위로 대입해보자.
큰 범위에서 작은 범위 대입은 명시적 형변환이 필요하다

double 은 실수를 표현할 수 있다. 따라서 1.5 가 가능하다. 그런데 int 는 실수를 표현할 수 없다. 이 경우
double -> int 로 대입하면 어떻게 될까?

package casting; 

public class Casting2 {
	public static void main(String[] args) {
        double doubleValue = 1.5; 
        int intValue = 0;
       
       //intValue = doubleValue; //컴파일 오류 발생
        intValue = (int) doubleValue; //형변환
		System.out.println(intValue); //출력:1
    } 
}

다음 코드의 앞부분에 있는 주석을 풀면(주석을 제거하면) 컴파일 오류가 발생한다.

intValue = doubleValue //컴파일 오류 발생

java: incompatible types: possible lossy conversion from double to int
//java: 호환되지 않는 유형: double에서 int로의 가능한 손실 변환

int 형은 double 형보다 숫자의 표현 범위가 작다. 그리고 실수를 표현할 수도 없다. 따라서 이 경우 숫자가 손실되는 문제가 발생할 수 있다. 쉽게 이야기해서 큰 컵에 담긴 물을 작은 컵에 옮겨 담으려고 하니, 손실이 발생할 수 있다는 것이다.
이런 문제는 매우 큰 버그를 유발할 수 있다. 예를 들어서 은행 프로그램이 고객에게 은행 이자를 계산해서 입금해야 하는데 만약 이런 코드가 아무런 오류 없이 수행된다면 끔찍한 문제를 만들 수 있다. 그래서 자바는 이런 경우 컴파일 오류 를 발생시킨다. 항상 강조하지만 컴파일 오류는 문제를 가장 빨리 발견할 수 있는 좋은 오류이다.

형변환
하지만 만약 이런 위험을 개발자가 직접 감수하고도 값을 대입하고 싶다면 데이터 타입을 강제로 변경할 수 있다.
예를 들어서 대략적인 결과를 보고 싶은데, 이때 소수점을 버리고 정수로만 보고 싶을 수 있다.

형변환은 다음과 같이 변경하고 싶은 데이터 타입을 (int) 와 같이 괄호를 사용해서 명시적으로 입력하면 된다.

intValue = (int) doubleValue; //형변환

이것을 형(타입)을 바꾼다고 해서 형변환이라 한다. 영어로는 캐스팅이라 한다.
그리고 개발자가 직접 형변환 코드를 입력한다고 해서 명시적 형변환이라 한다.

캐스팅 용어
"캐스팅"은 영어 단어 "cast"에서 유래되었다. "cast"는 금속이나 다른 물질을 녹여서 특정한 형태나 모양으로 만드는 과정을 의미한다.

명시적 형변환 과정

//doubleValue = 1.5
intValue = (int) doubleValue;
intValue = (int) 1.5; //doubleValue에 있는 값을 읽는다.
intValue = 1; //(int)로 형변환 한다.
intValue에 int형인 숫자 1을 대입한다.

형변환 후 출력해보면 숫자 1 이 출력되는 것을 확인할 수 있다.
참고로 형변환을 한다고 해서 doubleValue 자체의 타입이 변경되거나 그 안에 있는 값이 변경되는 것은 아니다.
doubleValue 에서 읽은 값을 형변환 하는 것이다. doubleValue 안에 들어있는 값은 1.5 로 그대로 유지된다.
참고로 변수의 값은 대입연산자( = )를 사용해서 직접 대입할 때만 변경된다.

형변환과 오버플로우
형변환을 할 때 만약 작은 숫자가 표현할 수 있는 범위를 넘어서면 어떻게 될까?

package casting; 

public class Casting3 {
	public static void main(String[] args) { 
        long maxIntValue = 2147483647; //int 최고값
        long maxIntOver = 2147483648L; //int 최고값 + 1(초과) 
        int intValue = 0;

        intValue = (int) maxIntValue; //형변환
        System.out.println("maxIntValue casting=" + intValue); //출력:2147483647

        intValue = (int) maxIntOver; //형변환
        System.out.println("maxIntOver  casting=" + intValue); //출력:-2147483648
    } 
}
출력결과
maxIntValue casting=2147483647 
maxIntOver  casting=-2147483648

정상 범위
long maxIntValue = 2147483647 를 보면 int 로 표현할 수 있는 가장 큰 숫자인 2147483647 를 입력했다.
이 경우 int 로 표현할 수 있는 범위에 포함되기 때문에 다음과 같이 long int 로 형변환을 해도 아무런 문제가 없다.

intValue = (int) maxIntValue; //형변환

어떻게 수행되는지 확인해보자.

maxIntValue = 2147483647; //int 최고값
intValue = (int) maxIntValue; //변수 값 읽기
intValue = (int) 2147483647L; //형변환
intValue = 2147483647;

초과 범위
다음으로 long maxIntOver = 2147483648L 를 보면 int 로 표현할 수 있는 가장 큰 숫자인 2147483647 보다 1큰 숫자를 입력했다. 이 숫자는 리터럴은 int 범위를 넘어가기 때문에 마지막에 L 을 붙여서 long 형을 사용해야 한다.
이 경우 int 로 표현할 수 있는 범위를 넘기 때문에 다음과 같이 long int 로 형변환 하면 문제가 발생한다.

intValue = (int) maxIntOver; //형변환

어떻게 수행되는지 확인해보자.

maxIntOver = 2147483648L; //int 최고값 + 1
intValue = (int) maxIntOver; //변수 값 읽기
intValue = (int) 2147483648L; //형변환 시도
intValue = -2147483648;

결과를 보면 -2147483648 이라는 전혀 다른 숫자가 보인다. int 형은 2147483648L 를 표현할 수 있는 방법이 없다.
이렇게 기존 범위를 초과해서 표현하게 되면 전혀 다른 숫자가 표현되는데, 이런 현상을 오버플로우라 한다.
보통 오버플로우가 발생하면 마치 시계가 한바퀴 돈 것 처럼 다시 처음부터 시작한다.
참고로 -2147483648 숫자는 int 의 가장 작은 숫자이다.
중요한 것은 오버플로우가 발생하는 것 자체가 문제라는 점이다! 오버플로우가 발생했을 때 결과가 어떻게 되는지 계산하는데 시간을 낭비하면 안된다! 오버플로우 자체가 발생하지 않도록 막아야 한다.
이 경우 단순히 대입하는 변수( intValue )의 타입을 int long 으로 변경해서 사이즈를 늘리면 오버플로우 문제가 해결된다.

계산과 형변환

형변환은 대입 뿐만 아니라, 계산을 할 때도 발생한다.

package casting; 

public class Casting4 {
	public static void main(String[] args) { 
        int div1 = 3 / 2;
        System.out.println("div1 = " + div1); //1 

        double div2 = 3 / 2;
        System.out.println("div2 = " + div2); //1.0 

        double div3 = 3.0 / 2;
        System.out.println("div3 = " + div3); //1.5 

        double div4 = (double) 3 / 2;
        System.out.println("div4 = " + div4); //1.5 

        int a = 3;
        int b = 2;
        double result = (double) a / b;
        System.out.println("result = " + result); //1.5
    } 
}
출력 결과
div1 = 1
div2 = 1.0
div3 = 1.5
div4 = 1.5
result = 1.5

자바에서 계산은 다음 2가지를 기억하자.

1. 같은 타입끼리의 계산은 같은 타입의 결과를 낸다.
- int + int 는 int 를, double + double 은 double 의 결과가 나온다.
2. 서로 다른 타입의 계산은 큰 범위로 자동 형변환이 일어난다.
- int + long 은 long + long 으로 자동 형변환이 일어난다.
- int + double 은 double + double 로 자동 형변환이 일어난다.

다양한 타입별로 더 자세히 들어가면 약간 차이가 있지만 이 기준으로 이해하면 충분하다

예시를 통해서 자세히 이해해보자.

int div1 = 3 / 2; //int / int
int div1 = 1; //int / int이므로 int타입으로 결과가 나온다.

double div2 = 3 / 2; //int / int
double div2 = 1; //int / int이므로 int타입으로 결과가 나온다.
double div2 = (double) 1; //int -> double에 대입해야 한다. 자동 형변환 발생
double div2 = 1.0; // 1(int) -> 1.0(double)로 형변환 되었다.

double div3 = 3.0 / 2; //double / int
double div3 = 3.0 / (double) 2; //double / int이므로, double / double로 형변환이 발생한다.
double div3 = 3.0 / 2.0; //double / double -> double이 된다.
double div3 = 1.5;

double div4 = (double) 3 / 2; //명시적 형변환을 사용했다. (double) int / int
double div4 = (double) 3 / (double) 2; //double / int이므로, double / double로 형변 환이 발생한다.
double div4 = 3.0 / 2.0; //double / double -> double이 된다.
double div4 = 1.5;

3 / 2 와 같이 int 형끼리 나눗샘을 해서 소수까지 구하고 싶다면 div4 의 예제처럼 명시적 형변환을 사용하면 된다.

물론 변수를 사용하는 경우에도 다음과 같이 형변환을 할 수 있다.

int a = 3;
int b = 2;
double result = (double) a / b;

처리 과정

double result = (double) a / b; //(double) int / int
double result = (double) 3 / 2; //변수 값 읽기
double result = (double) 3 / (double) 2; //double + int 이므로 더 큰 범위로 형변환
double result = 3.0 / 2.0; //(double / double) -> double이 된다.
double result = 1.5;

정리

형변환

int -> long -> double

작은 범위에서 큰 범위로는 대입할 수 있다.
- 이것을 묵시적 형변환 또는 자동 형변환이라 한다.
큰 범위에서 작은 범위의 대입은 다음과 같은 문제가 발생할 수 있다. 이때는 명시적 형변환을 사용해야 한다.
- 소수점 버림
- 오버플로우
연산과 형변환
- 같은 타입은 같은 결과를 낸다.
- 서로 다른 타입의 계산은 큰 범위로 자동 형변환이 일어난다.

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차근차근차범근

[처음부터 다시 하는 JAVA] 형변환

형변환1 - 자동 형변환

형변환2 - 명시적 형변환

계산과 형변환

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