[유튜브 강의] (4) JAVA 초급 강좌 - 형 변환 : 1. 기본 타입끼리 형변환

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[자료 목차] 1> 형 변환   (1) 기본 타입끼리의 형 변환     1. 자동 변환 (묵시적 ) - promotion     2.강제 변환 (명시적) - casting   (2) 클래스끼리의 형 변환     1. 다운 캐스팅 - down casting     2. 업 캐스팅 - up casting

(1) 기본 타입끼리의 형 변환

 

자바의 형변환에 대해서는 크게 2가지로 생각해 볼 수 있습니다.

 기본타입끼리의 형변환과 참조타입 측면에서의 형변환 입니다.

 기본타입끼리의 형변환은 위의 맨 위의 그림처럼 작은 것을 큰 것에 담느냐, 큰 것을 작은 것에 구겨서 넣느냐로 구분합니다.

 그래서, 

---

[1]번 과정 !

 상식적으로 작은 것이 큰 것에 들어가면 여유롭게 들어가니까 버려지는 게 없겠지만, - 프로모션

 

 [2]번 과정!

 큰 것을 작은 것에 넣으려면 소탐대실이랄까요, 포기해야 하는 것들이 생깁니다. - 캐스팅

 [1]번을 자동변환인 프로모션(promotion), [2]번을 강제 변환인 캐스팅(casting)이라고 합니다.

---

 그리하여,

 [1]번 과정 ( 작은 것을 큰 것에 넣기 ) 은 컴파일 과정에서 문제가 되지 않고 잘 넘어갑니다~

 

 "큰 변수 = 작은변수" 

이렇게 바로 대입이 가능하죠.

*. 코딩 방법

int small = 10;
long big = small;

 과 같이 말이죠

+초급이 싫어

1. 정수를 실수형 자료형으로 넣으면 (프로모션하면) 기존 정수형 값은 소숫점이 붙습니다.

예를 들면 정수값을 가진 int 변수를 실수값을 가진 float형 변수로 대입하면 , 

int i = 100; 

float f = i; //f의 값이 100.0이 됩니다.

2. char형을 int에 넣으면 ??

char c = '가';

int ii = c;//ii에는 44032 라는 숫자가 저장되어 있습니다.

 

그런데!!

[2]번 과정에서 처럼 큰 것을 작은 것에 넣을때 그냥 알아서 넣어지겠지 하고 넣으면 드디어 문제가 발생합니다.

자바바군 : "큰 걸 지금 작은 것에 넣으라고?? 진심이냐!? 넣을 거냐?" 센치한 개발자 : 그래 넣어 이 자식아.   자바바군 : 끄응스.. 그래서 니가 시키는 대로 하겠지만 그래도 에러 안나게 "명시적"으로 하나 말이나 해줘라. 센치한 개발자 : 감히 나에게 수동으로! 명시적으로! 딱! '캐스팅'을 하라고 말하는 것이냐!? 자바바군 : 그렇다. 나는 너의 노예가 아니니까. 센치한 개발자 : 뚜와이씨..콘센트 뽑아벌라... 음.. 그래 괄호 '()'를 통해서 캐스팅을 '명시'해주마.  자바바군 : 좋아. 그런데 한가지 더. 센치한 개발자 : 끄응스.. 뭔디!? 자바바군 : 큰 것을 작은 것에 구겨서 넣으려니 다 들어가지가 않는다... 값의 뒷부분이 잘려도 상관없겠느냐? 센치한 개발자 : 망ㅎ.... 그래 뭐 어쩔 수 없지. 못들어가서 버려지는 거 감수하마. 콜. 자바바군 : 대입했다. 센치한 개발자 : 수고했..........아아악! 그렇게 값이 달라져야...속이.. 후련했냐!

    

2번 과정을 두고 컴퓨터인 자바바군과 제가 나눈 대화 입니다. ( 덕후 같네요... ;; )

자바바군이 말한 것처럼 큰 것을 작은 것에 넣을때는 1가지를 명시하고, 1가지를 이해하고 계셔야 합니다.

바로, '캐스팅'을 한다고 하는 것이며 이것이 곧, 구겨져서 넣는 바람에 못들어가는 녀석들은 '버려도 무관하다'고 인지하는 것입니다.

그런데 이 버려지는 것이 정수값은 동일하고 소수점이 날아가는 정도의 손실과 완전히 충격적(?)인 결과를 초래하는 손실로 나눌 수 있습니다.

이 캐스팅의 "값 손실" 현상에 있어서 이번에는 "초급이 싫어"를 꼭 한 번 읽어보세요. 어떤 결과를 초래하는지요~

+초급이 싫어

물론, 프로그래밍을 하면서 값이 손실되든 말든 '막' 만들면 안되겠죠?

가령 아래와 같이 그냥 강제로 캐스팅을 해버린다면,

float f = 100325198712124.1123f;

int i = (int) f;

System.out.println("값을 보여다오 :: " + i); //i가 2147483647 라고 나오는군... 뭬야?! 어디서 많이 본 숫자...??

float값을 계속 int에 채워 넣다가 int의 값의 범위를 넘어서 결국 더이상 담지 못하고 그 뒤론 숫자 자체가 완전히 날아가버렸습니다.

결국, int의 최대값(2,147,483,647)까지만 담았네요.

그래서 캐스팅을 할 때 "값의 범위에 따른 손실"이 발생하는지를 검사하는 문장을 만들 수 있습니다.

조건문(곧 다음 차수에서 배웁니다)을 통해서

"값의 손실이 일어나는가? 아닌가?" 와 같은 조건문 문장을 만들어서 손실이 없을때만 강제 변환하도록 하는 것이죠.

아래와 같은 예 입니다.

int ii = 128;

if(ii < Byte.MIN_VALUE || ii > Byte.MAX_VALUE) {

   System.out.println("값을 넘어가서 손실이 발생해!");

}

else {

   byte b = (byte) ii;

   System.out.println("다행히 값이 손실이 일어나지 않는군 " + b);

}

위에서 보시다시피, 각 기본타입에 해당하는 래퍼클래스(지난시간에 배웠죠~~)의 MAX, MIN 조건을 통해 (boolean과 char은 불가능합니다...) 값의 범위를 체크해서 그 값의 범위 안에 있을 때만 변환하는 것이죠.

*. 귀차니즘 분들을 위해 ... : 래퍼는 short > Short / byte > Byte / int > Integer ....  

다만, 아래와 같이

float f = 100.123f; 

if(f < Integer.MIN_VALUE || f > Integer.MAX_VALUE) {

   System.out.println("값을 넘어가서 손실이 발생해!");

}

else {

   int i = (int) f;

   System.out.println("다행히 값이 손실이 일어나지 않는군 " + i);   //i는 100이군.. 으음? 잠깐, 내 소수점은??!!

}

실수를 정수로 바꿀때는 조건문이 의미가 없습니다.

범위에는 속한다고 하여 else부분으로 이동하지만, 

100.243인 실수를 100으로 바꿀때는 0.243부분이 날아갈 수 밖에 없는 것이죠..

t

그런데!

32비트인 int를 32비트 float형으로 바꿀때 자동 형변환이 되는데, 이때 값의 손실이 일어날 수 있습니다. (으잉!?!?!?!? float을 int로 바꿀때 소숫점이 날아가는 말고 반대로도요!?!?)

네, 손실이 일어납니다..

값의 범위가 동일하지만, 소수점을 나타내는 float의 경우 값을 나타내는 비트(bit)수가 

float이 표현할 수 있는 메모리 부분에서 1비트는 음수,양수표시용 부호 / 뒤에 8비트는 소수점 자리수를 나타내는 지수 / 마지막 23비트는 소수점 아래의 값(가수)을 표시하는데, int의 값이 23비트로 표현이

안되는 값이면(즉 23비트~32비트 사이의 값인 경우) "근사치 값"으로 얼추 때려 맞추기(?) 때문에 

이미 값의 정확성에서 손실을 일으키고, 그 값을 다시 int로 바꿔보면 

우리가 원하는 값을 가졌던 버스는 떠나고 손흔드는, 이미 엎질러진 물담기와 같은 "때늦은...결과"를 초래합니다 ㅡㅡ;

따라서 int를 소수점으로 형변환해야 할일이 있다면 맘편히 넉넉히 값을 표현할 수 있는 double형으로 변환하는 것이 좋습니다.

*. 64비트인 double은 메모리에서  1비트는 음수,양수표시용 / 뒤에 11비트는 소수점 자리수를 나타내는 지수 / 마지막 52비트는 소수점 아래의 값(가수)을 표시합니다. 32비트인 int정도는 가뿐하죠.

이때 마지막 값을 표현하는 부분인 "가수"의 범위를 10진수 정수로 표현하자면 2^23 = 8,388,608 까지, 2^52 = 4,503,599,627,370,496 까지입니다.

다시 말해, float은 소수점 아래 7자리, double은 16자리까지는 정확히 표현해낼 수 있다고 생각해놓으면 맘편할 것 같군요.

으잉!?!?!?! 

int는 정수이고 float, double은 실수인데 소수점 자리수는 왜 생각해야 하는 겁니까!? 

라고 물으신다면..

실수형 자료형인 float과 double은 이런식으로 계산합니다.

만약 정수가 1500 이라면 1.5 * 1e3 이렇게 말이죠..

( 즉,  +부호부터 표시하고 1.5 (가수)에 소수점 3칸(지수)을 더 갈거다 )

흐음~~ 굉장히 수학적인 수학이며 컴퓨터적인 컴퓨터네요..

잠깐 여기서 저도 궁금한게 생겼었습니다. 

그럼 엄청 큰 long형 값은 double로 어찌하란 말인것이냐??? ㅠㅜ.. 

일단 우리 수준(?)에서 결론을 내리자면 이렇습니다.

정수형 자료형은 100%정확한 정수 숫자를 표현해내지만,

실수형 자료형 float, double은 소숫점까지 나타내어 "눈으로는 더 정확해보이기만 할 뿐"이고, 더욱이 double형은 float보다 사실은 더 근사치를 나타내려고 (더 정확해지려고) 비트를 더 할당( 23 > 52 비트로 29비트 늘어났을분..) 했을뿐 이라는 것입니다.

따라서 실무에서는 소수점을 사용하더라도 정수형 데이터처럼 "정확함"을 원한다면 별도의 방법(?)을 취해야 합니다.

이것을 이후 "연산" 챕터를  공부할때 BigDecimal, BigInteger 에 대해 함께 공부해보겠습니다~

그때 위에서 float과 double이 정말 소수점아래 7자리, 16자리까지는 그나마 정확한지도 확인해보죠~

*.이러한 것에 대해 더 공부를 원하시는 분들은 "부동소수점"에 대해 찾아보시면 유익할 것입니다~

'캐스팅' 과정은 다음과 같이,

"작은변수 = (작은변수) 큰 변수"

의 형태로 대입이 가능합니다.

*. 코딩 방법

long big2 = 10;
int small2 = (int)big2;

double d = 10.0;
float f = (float)d;

그런데 여기서! 한 번 더, 돌발상황을 포함해 예시를 더 보고 넘어갈까요.

Q1. short하고 char는 왜!?!?!

short s = 1;
char b = (char) s;
		
short ss = -1;
byte bb = (char) ss;

값들의 크고 작음을 각 자료형의 byte(bit)단위로만 비교하면 초보분들이 이해하시기에 이상한 현상이 벌어집니다.

같은 byte 크기끼리니까 같은 메모리 크기라서 문제 없을 것이라고 생각했으나,

실은 그 자료형의 "소수점 포함 여부"도 중요합니다.

소수점이 있는지 없는지 (실수인지 정수인지), 

그리고 하나 더 "음수가 있는지 없는지"를요~

여기서 첫번째 시간의 기본타입 학습을 떠올려야 합니다.

예를 들어보겠습니다.

같은 2byte인 short 와 char 는 어느 녀석이 더 큰 것일까요?  달리 말하면 결국 어느 것이 '범위'가 더 클까요?

물론 값의 범위는 둘다 65556개이니까 똑같은 거 아님꽈!? 라고 하신다면... 

사실 범위는 65535개로 같습니다만, 

char는 0부터 65535까지의 음수가 없는 자료형이고, short는 -32,768 ~ 32,767 까지 음수부터 양수까지 표현이 가능한 자료형 입니다.

따라서,

short에는 음수가 있는데 이것을 음수가 없는 char로 값을 넣으라고 (대입하라고) 하면 '캐스팅'을 강요당합니다.

Q2. 그럼 설마 long 과 float의 관계도!?!

float f = 1.1f;
long l = (long)f;

Q1에서 이해가 되셨다면 long과 float도 마찬가지라는 것을 눈치 채실 수 있습니다.

분명히 long이 8byte(64bit)로 장난아니게 값의 범위가 크니까 값의 범위가 더 작은 float을 그 큰 long에 넣으려고 할때에 상관없어보이지만.....

long은 실수(소숫점이 있는 숫자)를 담을 수 없는 덩치만 큰 속빈 강정(?)이기때문에, 실수를 정수에 넣을때는 소숫점을 포기하는 '캐스팅'을 해야 합니다.

위의 "손실"에 관련한 "초급이 싫어"를 읽어 보셨다면 당연한 이야기임을 아시겠죠?

+ 초급이 싫어 

boolean은 형변환이 불가능합니다..

이정도로 기본타입끼리의 형 변환에 대한 학습이 끝나면 좋겠지만,

사칙연산을 하게될때 각각 형 변환이 어떻게 일어나는지 알아봐야 합니다.

*. 가령 int형을 float형으로 형 변환을 하고나서 다시 int형으로 바꾼뒤, 다른 int형 변수와 사칙연산을 할 때와 같은 현상도 꼭 짚고 넘어가야 합니다.

사칙연산시에 일어나는 형 변환은 "연산" 부분 챕터에서 설명드리면서 본 "형 변환"을 복습하실 수 있게 하겠습니다. 

그리하여~~~

많은 내용을 읽고 공부하시느라 고생 많으셨습니다. 

기본 타입끼리의 형 변환의 경우 설명드릴 부분이 많았습니다.

사실 실무에서 사용하다 보면, 형변환을 하게되는 유형들이 거의 한정되어 있습니다.

값 손실에 대한 위험이 있기때문에 일부러 손실을 초래하는 종류의 무분별한(?) 캐스팅은 되도록이면 자제하는 편입니다. 

(물론 돈과 관련된 업무인 경우 위에서 잠시 언급한 BigDecimal, BigInteger로 사칙연산을 하는 등으로 실수값의 유실을 해결할 수 있습니다) 

(2) 클래스 끼리의 형 변환 - 다음시간에~~

다음은 클래스 끼리의 형 변환입니다만.. 이번 시간으로 질려버렸을 분들을 위해 다음시간으로 넘기겠습니다.

( 센개, 네가 지친건 아니고? 퍽.. )

 

*. 몇 챕터뒤에 클래스와 상속의 관계에 대해서 배우고 나면, 다시 다음 챕터로 돌아와서 클래스끼리의 형변환에 대해 학습하시길 바랍니다.

클래스끼리의 형을 변환한다는 것은 참조타입을 어느 쪽 정보를 바라보게 할 것이냐는 말과 같습니다.

부모 "클래스A"를 상속받은 자식인 "클래스AA"를 클래스A로 바꾸거나, 클래스A로 바꾼 녀석을 다시 자기 자신인 클래스AA로 바꾸는 과정이 

클래스끼리의 형 변환이라고 할 수 있습니다.

다음 시간까지 

class 나 extends 아버지 {

}

이 구조만 우선 기억해두세요~