2-5장 형 변환

 

1. 형 변환(캐스팅, casting)이란?

💡 변수 또는 상수의 타입을 다른 타입으로 변환하는 것

 

2. 형 변환 방법

💡 (타입) 피연산자

여기에 사용되는 괄호()는 ‘캐스트 연산자’, ‘형변환 연산자’라고 한다.

double d = 85.4;
int score = (int)d;
-> int score = (int)85.4;
-> int score = 85;

형 변환 연산자는 피 연산자의 값을 읽어서 지정된 타입으로 형 변환하고 결과를 반환한다.

⇒ 피 연산자인 변수 d의 값은 변하지 않는다.

 

기본형에서 boolean을 제외한 나머지 타입 들은 서로 형 변환이 가능하다.

기본형과 참조 형 간의 형 변환은 불가능하다. → 7장에서 자세히 볼 예정

실수 형 → 정수 형의 형 변환에서 소수점 이하의 값은 버린다.

double d = 3.65;
float f = 3.65f;

System.out.println((int)d);  // 3
System.out.println((int)f);  // 3

 

3. 정수 형 간의 형 변환

큰 타입 → 작은 타입

ex) int → byte

크기의 차이만큼 잘려나가게 되어 값 손실이 발생한다.

 

작은 타입 → 큰 타입

ex) byte → int

양수: 빈 공간을 0으로 채움

음수: 빈 공간을 1으로 채움

⇒ 형 변환 후에도 부호를 유지하기 위함이다.

 

4. 실수 형 간의 형 변환

작은 타입 → 큰 타입

ex) float → double

지수(E): float의 기저인 127을 빼주고 double의 기저인 1023을 더한다.

가수(M): float의 가수 23자리를 채우고 남은 자리를 0으로 채운다.

 

큰 타입 → 작은 타입

ex) double → float

지수(E): double의 기저인 1023을 빼주고 float의 기저인 127을 더한다.

가수(M): double의 가수 52자리 중 23자리만 저장되고 나머지는 버려진다.

* 형 변환 시 가수의 24번째 자리에서 반올림 발생 가능

 

24번째 자리의 수가 1인 경우, 반올림이 발생하여 23번째 자리의 값이 1 증가한다.

 

float의 범위를 넘는 값으로 형 변환

 

double d = 1.0e100;  // float의 최대값보다 큰 값(1.0 * 10^100)
float f = (float)d;  // f는 무한대

double d = 1.0e-50;  // float의 최소값보다 작은 값(1.0 * 10^-50)
float f = (float)d;  // f는 0

 

자세한 예시

 

float f = 9.1234567f;
double d = 9.1234567;
double d2 = (double)f;

System.out.printf("f =%20.18f\n", f);  // f =9.123456954956055000
System.out.printf("d =%20.18f\n", d);  // d =9.123456700000000000
System.out.printf("d2=%20.18f\n", d2); // d2=9.123456954956055000

 

1. float f = 9.1234567 f;

 

2. double d = 9.1234567;

 

3. double d2 = (double) f;

저장할 때 이미 값이 달라졌기 때문에. 형 변환을 해도 값이 같아지지 않는다.

 

5. 정수 형과 실수 형 간의 형 변환

정수와 실수의 저장 방식 비교

 

정수 형을 실수 형으로 변환

 

정수를 2진수로 변환한 다음 정규화해서 실수의 저장 방식에 맞게 저장

 

+) 정밀도로 인한 오차 발생

int는 최대 10자리의 정밀도 요구

약 7자리의 정밀도를 제공하는 float에 이를 저장하게 되면 오차가 발생한다.

ex) 91234567을 float형으로 형 변환하면 9123458.0이 된다.

⇒ 10진수로 8자리 이상의 값을 실수 형으로 변환할 때는 float이 아닌 double로 형 변환을 해야 한다.

 

실수 형을 정수 형으로 변환

실수 형의 소수점 이하 값은 버린다.

실수의 소수점을 버리고 남은 정수가 정수 형의 저장 범위를 넘으면 오버플로우 발생

 

6. 자동 형 변환

자동 형 변환의 규칙

컴파일러의 타입 일치 판단 기준

💡 기존의 값을 최대한 보존할 수 있는 타입으로 자동 형 변환한다.

자동 형 변환이 가능한 방향

 

→ 이 방향으로만 자동 형 변환 가능

표현 범위가 좁은 타입 → 넓은 타입으로의 형 변환은 값 손실이 없으므로 두 타입 중에서 표현 범위가 더 넓은 쪽으로 형 변환된다.

 

여기서 몇 가지 궁금증이 생긴다.

❓ float은 `4byte`, long은 `8byte`로 long의 자료형의 크기가 크지만 long → float의 방향성을 띄고 있다.

어떠한 이유 때문일까?

보통은 자료 형의 크기가 큰 것일수록 값의 표현 범위가 크지만, 실수 형은 정수 형과 표현하는 방식이 다르기 때문에 실수 형이 정수 형보다 훨씬 더 큰 표현 범위를 갖기 때문이다.

하지만 정수 형→실수 형으로 형 변환하는 경우, 정밀도의 한계로 인한 오차 발생 가능성이 존재한다.

 

❓ short와 char은 `2byte`로 자료형의 크기가 같은데 왜 화살표가 없는가?

char와 short은 크기가 같지만, char의 범위는 0~2^16-1(0~65535)이고
short의 범위는 -2^15~2^15-1(-32768〜32767)이므로 서로 범위가 달라서
둘 중 어느 쪽으로의 형 변환도 값 손실이 발생할 수 있으므로 자동 형 변환이 수행될 수 없다.

 

최종 정리

1. boolean을 제외한 나머지 7개의 기본 형은 서로 형 변환이 가능하다.
2. 기본 형과 참조 형은 서로 형 변환할 수 없다.
3. 서로 다른 타입의 변수 간의 연산은 형 변환을 하는 것이 원칙이지만, 값의 범위가 작은 타입 → 큰 타입의 형 변환은 생략할 수 있다.

 

 

Reference

자바의 정석 - 남궁 성