자바 형변환: 확대 변환, 축소 변환 그리고 타입 변환

형변환이란 무엇인가

자바는 정적 타입 언어입니다. 모든 값에는 타입이 있고, 컴파일러는 호환되지 않는 타입을 조용히 섞어 쓰도록 허용하지 않습니다. 형변환은 값을 한 타입에서 다른 타입으로 바꾸는 방법입니다. 자바가 대신 해 줄 때도 있고, 명시적으로 요청해야 할 때도 있습니다.

방향은 두 가지입니다. 작은 타입에서 큰 타입으로 옮기는 것(int를 double로)은 안전하며 자동으로 일어납니다. 큰 타입에서 작은 타입으로 옮기는 것(double을 int로)은 데이터를 잃을 수 있으므로, 자바는 캐스팅으로 명시하도록 강제합니다.

확대 변환: 자동 변환

확대 변환은 값을 더 여유 있는 타입으로 옮깁니다. 아무것도 잃을 수 없으므로 자바가 캐스팅 없이 대신 처리합니다:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int count = 7;
        double price = count;   // int -> double, 자동

        System.out.println(price);   // 7.0
    }
}

int 7은 double에 들어가 7.0이 됩니다. 숫자의 확대 순서는 byte -> short -> int -> long -> float -> double이며, 이 사슬을 따라 왼쪽에서 오른쪽으로 대입할 때는 절대 캐스팅이 필요하지 않습니다. 산술 연산에서 타입을 섞어도 대개 "그냥 동작하는" 이유가 바로 이것입니다. 자바가 더 작은 피연산자를 먼저 확대하기 때문입니다.

축소 변환: 명시적 캐스팅

반대 방향, 즉 축소 변환은 데이터를 잃을 수 있으므로, 값 앞에 대상 타입을 괄호로 붙이지 않으면 컴파일러가 거부합니다:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        double pi = 3.9;
        int whole = (int) pi;   // 명시적 축소 캐스팅

        System.out.println(whole);   // 4가 아니라 3
    }
}

(int) pi가 캐스팅입니다. 무엇을 하는지 주목하세요. 0 방향으로 잘라내어 소수 부분을 그냥 버립니다. 3.9는 3이 되고, -3.9는 -3이 됩니다. 반올림하지 않습니다. 반올림하고 싶다면 그것은 다른 도구입니다:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        double value = 3.9;

        System.out.println((int) value);          // 3  (잘라냄)
        System.out.println(Math.round(value));    // 4  (반올림)
    }
}

캐스팅이 잘라낸다는 것을 잊는 것은 초보자가 가장 흔히 겪는 버그 중 하나입니다. "반올림한" 숫자가 항상 1만큼 작다면, 대개 이것이 원인입니다.

정수 나눗셈의 함정

이 함정에는 누구나 한 번은 빠집니다. 두 피연산자가 모두 int일 때 / 연산자는 정수 나눗셈을 수행하고 나머지를 버립니다. 그것도 double에 대입되기 전에 그렇게 됩니다:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int a = 7;
        int b = 2;

        double wrong = a / b;          // 3.0  - 나눗셈이 먼저 int로 수행됨!
        double right = (double) a / b; // 3.5  - 먼저 한쪽 피연산자를 캐스팅

        System.out.println(wrong);
        System.out.println(right);
    }
}

a / b는 7 / 2이며, 전부 int 연산으로 계산되어 3이 됩니다. 그 후에 double로 확대해도 3이 3.0이 될 뿐, .5는 이미 사라졌습니다. 먼저 한쪽 피연산자를 double로 캐스팅하면((double) a / b) 식 전체가 부동소수점 연산이 되어 원하던 3.5를 얻습니다. 한쪽만 캐스팅하면 되며, 자바가 나머지 한쪽을 맞춰서 확대합니다.

축소가 오버플로될 때

캐스팅은 값이 들어맞는지 확인하지 않습니다. 들어맞지 않으면 비트가 그냥 잘려나가고 놀라운 결과를 얻게 됩니다. 오류도 경고도 없습니다:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        int big = 300;
        byte small = (byte) big;   // byte는 -128..127만 담을 수 있음

        System.out.println(small);   // 300이 아니라 44
    }
}

300은 byte에 들어가지 않으므로 상위 비트가 버려져 44가 됩니다. 이것은 "조용한" 데이터 손실입니다. 프로그램은 잘 실행되면서 틀린 답을 내놓습니다. 값이 더 작은 타입에 확실히 들어맞을 때만 축소하세요.

숫자와 문자열 간의 변환

String은 숫자가 아니라 객체이므로 (int)로 캐스팅할 수 없습니다 - 그것은 컴파일 오류입니다. 변환에는 대신 전용 메서드를 사용합니다:

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "42";
        int n = Integer.parseInt(text);       // String -> int
        double d = Double.parseDouble("3.14"); // String -> double

        System.out.println(n + 1);   // 43

        String back = String.valueOf(n);       // int -> String
        System.out.println(back + "!");         // 42!
    }
}

텍스트에서 숫자로 갈 때는 Integer.parseInt / Double.parseDouble을 사용합니다. 문자열이 유효한 숫자가 아니면(예: "hello") 이 메서드들은 NumberFormatException을 던집니다. 숫자에서 텍스트로 갈 때는 String.valueOf(n)을 사용하거나 그냥 ""와 연결하면 됩니다. n + ""가 int를 String으로 변환하기 때문입니다. "5" + 1(문자열 "51"이 됨)과 5 + 1(6이 됨)의 차이에 주의하세요. String이 관여하는 순간 +는 연결을 의미합니다.

객체 캐스팅

캐스팅은 기본형뿐 아니라 객체 참조에도 적용됩니다. 상속 사슬을 따라 참조를 관련된 타입으로 캐스팅할 수 있습니다. 부모 타입으로 확대하는 것은 자동이지만, 다시 아래로 축소하는 것은 명시적 캐스팅이 필요하며 객체가 실제로 그 타입일 때만 안전합니다:

Object o = "hello";
String s = (String) o;        // OK: o는 실제로 String을 참조함
Integer bad = (Integer) o;    // 컴파일은 되지만 런타임에 ClassCastException을 던짐

두 번째 캐스팅은 컴파일은 되지만 객체가 Integer가 아니라 String이므로 런타임에 ClassCastException으로 터집니다. 상속과 다형성에 이르면 이것을 제대로 만나게 됩니다. 지금은 (Type) 문법이 객체에 적용된 동일한 개념이라는 것만 알아 두면 됩니다.