[Chapter 2] 변수 (Variable)_5

slchoi·2022년 1월 4일

Java 자바의 정석

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'자바의 정석 3rd Edition'을 공부하며 정리한 내용입니다.

5. 형변환

5.1 형변환(캐스팅, casting)이란?

서로 다른 타입간의 연산을 수행해야하는 경우 연산을 수행하기 전에 타입을 일치시켜야 함
형변환(casting): 변수나 리터럴의 타입을 다른 타입으로 변환하는 것
- ex) int 타입의 값과 float 타입의 값을 더하는 경우, 먼저 두 값을 같은 타입, 즉 둘 다 float 타입으로 변환한 다음 연산 수행

5.2 형변환 방법

형변환하고자 하는 변수나 리터럴의 앞에 변환하고자 하는 타입을 괄호와 함께 붙여주기만 하면 됨

(타입) 피연산자
- 괄호 ()는 '캐스트 연산자' 또는 '형변환 연산자'라고 함
- 형변환을 '캐스팅(casting)'이라고도 함

double d = 85.4;
int score = (int) d; // double 타입의 변수 d를 int 타입으로 형변환

두 번째 줄의 연산 과정을 단계별로 살펴보면

   int score = (int) d;
=> int score = (int) 85.4; // 변수 d의 값을 읽어 와서 형변환
=> int score = 85;	  // 형변환의 결과인 85를 score에 저장

피연산자인 변수 d의 값은 형변환 후에도 변화 없음
기본형에서 boolean을 제외한 나머지 타입들은 서로 형변환 가능 but 기본형과 참조형간의 형변환은 불가능

변환	수식	결과
int -> char	(char) 65	'A'
char -> int	(int) 'A'	65
float -> int	(int) 1.6f	1
int -> float	(float) 10	10.0f

float 타입의 값을 int 타입으로 변환할 때 소수점 이하의 값은 반올림이 아닌 버림으로 처리됨

5.3 정수형간의 형변환

큰 타입에서 작은 타입으로의 변환(ex. int 타입의 값을 byte 타입으로 변환)하는 경우는 크기의 차이만큼 잘려나감 => 값 손실(loss of value) 발생
작은 타입에서 큰 타입으로 변환(ex. byte 타입의 값을 int 타입으로 변환)하는 경우는 저장공간의 부족으로 잘려나가는 일이 없음 => 값 손실이 발생하지 않음
- 나머지 빈 공간은 0 또는 1로 채워짐
- 값을 채우고 남은 빈 공간은 보통 0으로 채우지만, 변환하려는 값이 음수인 경우 빈 공간을 1로 채움. (이유: 형변환 후에도 부호를 유지할 수 있도록 하기 위해서)
Integer.toBinaryString(int i): 10진 정수를 2진 정수로 변환한 문자열을 출력

5.4 실수형 간의 형변환

작은 타입에서 큰 타입으로 변환하는 경우 빈 공간을 0으로 채움
float 타입의 값을 double 타입으로 변환하는 경우
- 지수는 float의 기저인 127을 뺀 후 double의 기저인 1023을 더해서 변환하고, 가수는 float의 가수 23자리를 채우고 남은 자리를 0으로 채움
double 타입에서 float 타입으로 변환하는 경우
- 지수는 double의 기저인 1023을 뺀 후 float의 기저인 127을 더하고 가수는 double의 가수 52자리 중 23자리만 저장되고 나머지는 버려짐
- 형변환할 때 가수의 24번째 자리에서 반올림이 발생할 수 있음. 24번째 자리의 값이 1이면, 반올림이 발생해 23번째 자리의 값이 1 증가함
float 타입의 범위를 넘는 값을 float로 형변환하는 경우는 '+-무한대' 또는 '+-0'을 결과로 얻음

double d = 1.0e100;	// float의 최댓값보다 큰 값을 d에 저장
float f = (float) d;	// d의 값을 float로 형변환해서 f에 저장. f는 무한대가 됨

double d = 1.0e-50;	// float의 최소값보다 작은 값을 d에 저장
float f = (float) d;	// f의 값은 0이 됨

5.5 정수형과 실수형 간의 형변환

1. 정수형을 실수형으로 변환

정수를 2진수로 변환한 다음 정규화를 거쳐 실수의 저장형식으로 저장
실수형의 정밀도의 제한으로 인한 오차가 발생할 수 있음
- int의 최대값은 약 20억으로 최대 10자리의 정밀도를 요구하지만 float는 10진수로 약 7자리 정밀도만 제공하므로, int를 float로 변환할 때 정밀도 차이에 의해 오차가 발생할 수 있음
- 10진수로 8자리 이상의 값을 실수형으로 변환할 때는 float가 아닌 double 형태로 형변환해야 오차가 발생하지 않음

2. 실수형을 정수형으로 변환

실수형을 정수형으로 변환하면 소수점 이하 값은 버려짐. 정수형의 표현 형식으로 수수점 이하의 값은 표현할 수 없기 때문
- 실수형을 정수형으로 형변환할 때 반올림이 발생하지 않음
실수의 소수점을 버리고 남은 정수가 정수형의 저장범위를 넘는 경우 정수의 오버플로우가 발생한 결과를 얻음

5.6 자동 형변환

컴파일러가 자동으로 생략된 형변환을 추가

float f = 1234;	// 형변환 생략. float f = (float) 1234;와 같음

변수가 저장할 수 있는 값의 범위보다 더 큰 값을 저장하려는 경우에 형변환을 생략하면 에러 발생

byte b = 1000;	// 에러. byte 범위(-128~127)를 넘는 값을 저장

// 에러 메시지: incompatible types: possibly lossy conversion from int to byte
// 큰 타입에서 작은 타입으로의 형변환은 값 손실이 발생할 수 있다는 의미

명시적으로 형변환을 해줬을 경우 컴파일러는 에러를 발생시키지 않음
계산식에서 자주 형변환이 생략
- 서로 다른 두 타입의 연산에서 먼저 타입을 일치시킨 다음 연산을 수행해야하므로, 연산과정에서 형변환이 자동으로 이루어짐
- 두 타입 중 표현범위가 더 넓은 타입으로 형벼환하여 타입을 일치시킨 후 연산 수행
  - 이유: 값손실의 위험이 더 적어 올바른 결과를 얻을 확률이 높기 때문
- 산술 변환: 연산과정에서 자동적으로 발생하는 형변환

자동 형변환 규칙

자동 형변환 기준: 기존의 값을 최대한 보존할 수 있는 타입으로 자동 형변환
자동 형변환이 가능한 방향

사진 출처: https://velog.io/@yoopark/java-implicit-conversion
- 왼쪽에서 오른쪽으로의 변환은 형변환 연산자를 생략해도 자동 형변환되며, 반대 방향으로의 변환은 반드시 형변환 연산자를 써줘야 함