[ Java ] 08. JAVA의 형변환(Promotion, Casting)

Casting

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캐스팅이란?

변수가 원하는 정보를 다 갖고 있는 것

int a = 0.1;            // (1) 에러 발생 X
int b = (int) true;        // (2) 에러 발생 O, boolean 은 int로 캐스트 불가

(1)은 0.1이 double 형이 지만, int로 될 정보 또한 가지고 있다.
(2)는 true는 int형이 될 정보를 가지고 있지 않다.

왜 캐스팅이 필요한가요?

• 다형성 : 오버라이딩 된 함수를 분리해서 활용할 수 있다.
• 상속 : 캐스팅을 통해 범용적인 프로그래밍이 가능하다.

형변환의 종류

묵시적 형변환

Promotion

캐스팅이 자동으로 발생 (업캐스팅)

작은 타입이 큰 타입으로 변환

Parent p = new Child(); 

• (Parent) new Child()할 필요가 없다.
• Parent를 상속받은 Child는 Parent의 속성을 포함하고 있기 때문에

명시적 형변환

Casting

캐스팅할 내용을 적어줘야 하는 경우 (다운캐스팅)

큰 타입을 작은타입으로 변환

Parent p = new Child();
Child c = (Child) p;

• 다운캐스팅은 업캐스팅이 발생한 이후에 작용한다.

예시

class Parent {
    int age;

    Parent() {}

    Parent(int age) {
        this.age = age;
    }

    void printInfo() {
        System.out.println("Parent Call !!");
    }
}

class Child extends Parent {
    String name;

    Child() {}

    Child(int age, String name) {
        super(age);
        this.name = name;
    }

    @Override
    void printInfo() {
        System.out.println("Child Call !!");
    }
}

public class test {
    public static void main(String[] args) {
        Parent p = new Child();

        p.printInfo(); // 문제 1 : 출력 결과는?
        Child c = (Child) new Parent(); // 문제 2 : 에러 종류는?
    }
}

• 문제 1 : Child Call !!

  -> 자바에서는 오버라이딩된 함수를 동적 바인딩 하기 때문에, Parent에 담겼어도 Child의 printInfo()함수를 불러 오게 된다.

• 문제 2 : Runtime Error

  -> 컴파일 과정에서는 데이터형의 일치만 따진다.
  -> 프로그래머가 따로 (Child)로 명시적 형변환을 해줬기 때문에 컴파일러는 문법이 맞다고 생각해서 넘어간다.
  -> 하지만 런타임 과정에서 Child 클래스에 Parent 클래스를 넣을 수 없다는 것을 알게되고 런타임 에러가 발생하게 된다.

묵시적 형변환과 바인딩

작은 타입이 큰 타입으로 변환될 때 데이터 앞에 따로 타입을 명시하지 않아도 자동으로 형변환 되는 것이 묵시적 형변환(Promotion)이라고 했다.

int a = 10;
float b;

b = a;

이는 객체에서도 타입변환이 가능하다.

// Subclass는 Superclass를 상속 받고 있는 상태
Superclass var = new Subclass();

여기서 JVM 지식이 필요한데, var 변수는 메모리의 어디영역에 저장되고, new 키워드로 생성된 Subclass는 메모리의 어디 영역에 저장되는지 알고있어야 한다.

var는 메모리의 Stack Area에 저장되며 Subclass는 Heap Area에 저장된다.

그리고, Stack Area에 저장된 var는 Heap Area의 Subclass를 가리킨다.

하지만, var변수로 접근가능한 멤버는 Superclass이다.

만약, 하위 클래스에서 상위 클래스의 메서드를 오버라이딩해서 구현한 상태면 어떻게 될까요? var 변수로 접근가능한 멤버가 Superclass니까 부모메서드가 호출될까요?

정답은 NO입니다.

이것은 또 예외가 있는데, 바로 하위 클래스에서 상위 클래스의 메서드를 오버라이딩하여 구현한 경우에는 var변수가 오버라이딩한 자식 클래스의 메서드를 호출하게 된다.

하지만, 예외가 하나 더 있다. 바로 상위 클래스에 static 메서드가 전언된 경우이다.

여기서 동적 바인딩(Dynamic Binding)과 정적 바인딩(Static Binding) 개념이 등장하는데 이걸 또 이해해야 한다.
예시를 보자.

class Polymorphism {
    public static void main(String[] args) {
        SuperClass var = new SubClass(); // Promotion : 자동 타입 변환, Polymorphism
        // 동적 바인딩(Dynmaic Binding)
        var.methodA(); // Runtime 시에 결정된다. SubClass의 메서드 호출
        // 정적 바인딩(Static Binding)
        var.staticMethodA(); // static 메서드는 compile 시에 결정, SuperClass의 메서드 호출
    }
}
class SuperClass {
    public void methodA();
    public static void staticMethodA();
}

class SubClass extends SuperClass {
    @Override
    void methodA() {
        System.out.println("SubClass");
    }

    /*
        아래 코드는 Error 발생
        static 으로 선언된 메서드는 오버라이딩 불가능
    */
    @Override
    static void staticMethodA() {
        System.out.println("SubClass");
    }
}

위 코드를 보면 상위 클래스를 만들고 하나는 인스턴스 메서드 하나는 정적 메서드를 만들고 하위 클래스는 상위 클래스를 상속받아서 메서드 오버라이딩 하는 코드이다.

주석을 보면 알 수 있듯이, static 키워드로 선언된 메서드는 하위클래스에서 오버라이딩이 불가능하다.

그 이유는, 동적 바인딩(Dynamic Binding)은 실행시에 성격이 결정되고 정적 바인딩(Static Binding)은 컴파일시에 성격이 결정되는데, static 키워드가 붙은 애들은 JVM에서 객체가 생성되기 전에 먼저 메모리에 올리기 때문에, 객체가 생성되지 않아도, 클래스명.변수명 혹은 클래스명.메소드명 으로 접근이 가능했던 이유가 이것이다.

static 변수의 값 할당은 JVM의 클래스 로더 시스템의 과정(로딩, 링크, 초기화) 중 초기화 과정에서 진행된다.

동적바인딩은 런타임(Runtime, 실행) 시점에 객체 타입을 기준으로 실행될 함수를 호출하는 것을 의미하고
정적바인딩은 컴파일(Compile) 시점에 객체 타입을 기준으로 실행될 함수를 호출하는 것을 의미한다.

따라서 static 메서드는 new Subclass()가 메모리에 등록되기 전에 생성되기 때문에 오버라이딩 자체가 불가능 한 것이다.
반면 instance 메서드는 런타임 시에 성격이 결정되기 때문에 var변수로 하위 클래스의 오버라이딩 된 메서드를 호출할 수 있게 되는 것이다.

명시적 형변환

명시적 형변환은 큰 타입을 작은 타입으로 바꿔야 하는 경우에, 데이터 앞에 타입을 '명시'해줌으로써 타입 변환이 가능하게 하는 기법이다.

원시 타입(Primitive Type)의 경우에는 데이터 앞에 타입만 명시하면 바꿀 수 있다.

int a;
float b = 1.1;

a = (int) b;

문제는 객체간의 Casting인데 예제로 보자.

public void casting(Parent parent) {
    if (parent instanceof Child) {
        Child child = (Child) parent; // Casting
    }
}

객체간 Casting을 하기 위해서는 항상 instanceof를 사용하여 상속관계에 있는지 확인해야 한다.

상속관계에 있지 않은 객체를 형변환 하려면 에러가 발생한다.

참고
https://github.com/gyoogle/tech-interview-for-developer