Приведення типів у Java

1. Приведення типів

Змінні примітивних типів (за винятком типу boolean) використовуються для зберігання різних типів чисел. І хоч типи змінних завжди незмінні, є місце, де можна проводити перетворення типів. І це місце — присвоєння.

Можна присвоювати один одному змінні різних типів. При цьому значення, взяте зі змінної одного типу, буде перетворене у значення іншого типу і присвоєне другій змінній. У зв'язку з цим можна виділити два види перетворення типів: розширення і звуження.

Розширення типу схоже на перекладання із маленького кошика в великий — операція проходить непомітно і безболісно. Звуження типу — це перекладання із великого кошика в маленький: місця може не вистачити, і щось доведеться викинути.

Ось типи, відсортовані за розміром «кошика»:

2. Розширення типів

Часто може виникнути необхідність присвоїти змінній одного числового типу значення змінної іншого числового типу. Як це зробити?

У Java є 4 цілих типи:

Змінній більшого розміру завжди можна присвоювати значення змінних меншого розміру.

Змінній типу long спокійно можна присвоювати змінні типу int, short і byte. Змінній типу int можна присвоювати змінні типу short і byte. Ну і змінній типу short можна присвоювати змінні типу byte.

Приклади:

byte a = 5;
short b = a;
int c = a + b;
long d = c * c;

Таке перетворення, від типу меншого розміру до більшого, називається розширенням типу.

А що стосовно дійсних чисел?

З ними все аналогічно — розмір має значення:

Змінній типу double можна без проблем присвоїти змінну типу float. А от з цілими типами цікавіше.

Змінній типу float можна присвоїти змінну будь-якого цілого типу. Навіть типу long, довжина якого 8 байтів. А змінній типу double можна присвоїти взагалі що завгодно: змінну будь-якого цілого типу і змінну типу float:

long a = 1234567890;
float b = a;
double c = a;

b == 1.23456794E9
c == 1.23456789E9

Зверни увагу, що перетворення до дійсного типу може призвести до втрати точності через нестачу значущих цифр.

При перетворенні з цілих чисел у дробові можуть відкидатися найменші частини числа. Але оскільки сенс дробового числа в тому, щоб зберігати приблизне значення, таке присвоєння дозволяється.

3. Звуження типів

А що щодо інших варіантів? Що робити, якщо потрібно змінній типу int присвоїти значення змінної типу long?

Уявіть, що змінна — це кошик. У нас є кошики різних розмірів: 1, 2, 4 і 8 байт. При перекладанні пиріжків із меншого кошика у більший проблем не буде. А ось при перекладанні з більшого в менший частина пиріжків може загубитися.

Це перетворення — від типу більшого розміру до меншого — називають звуженням типу. При такому присвоєнні частина числа може просто не вміститися в нову змінну й «залишитися за бортом».

При звуженні типу ми маємо явно показати компілятору, що ми не помилилися, і відкидання частини числа зроблене усвідомлено. Для цього використовується оператор приведення типу. Це ім'я типу в круглих дужках.

У таких ситуаціях Java-компілятор вимагає від програміста вказувати оператор перетворення типу. Загалом він виглядає так:

(тип) вираз

Приклади:

long a = 1;
int b = (int) a;
short c = (short) b;
byte d = (byte) c;

У цьому випадку a дорівнює 1, і це здається надмірним. А що, якби a було більше?

long a = 1000000;
int b = (int) a;
short c = (short) b;
byte d = (byte) c;

a == 1000000
b == 1000000
c == 16960
d == 64

Мільйон чудово вміщується і в тип long, і в тип int. А ось при присвоєнні мільйона змінній типу short два перших байти були відкинуті, і залишилися тільки два останні байти. А при присвоєнні типу byte взагалі залишився один останній байт.

Устрій чисел у пам'яті:

Тип char

Тип char, як і тип short, займає два байти, але для їх перетворення одного в одного завжди потрібно використовувати оператор приведення типу. Усе тому, що тип short знаковий, і може зберігати значення від -32,768 до +32,767, а тип char беззнаковий, і може зберігати значення від 0 до 65,535.

У char не можна зберегти від'ємні числа, які можуть зберігатися в short. А в short не можна зберегти числа більше 32,767, які можуть зберігатися в char.

4. Тип виразу

А що робити, якщо в одному виразі використовуються змінні різних типів? Логічна відповідь – їх спочатку потрібно перетворити до загального типу. Але до якого?

Звичайно ж, до більшого.

У Java завжди відбувається перетворення до типу більшого розміру. Грубо кажучи, спочатку відбувається розширення типу одного з учасників операції, а вже потім операція зі значеннями однакових типів.

Якщо у виразі беруть участь типи int та long, значення типу int буде перетворено до типу long і лише потім братиме участь в операції:

int a = 1;
long b = 2;
long c = a + b;

Числа з плаваючою точкою

Якщо у виразі беруть участь ціле число і число з плаваючою точкою (float/double), ціле число буде перетворено в число з плаваючою точкою (float/double) і тільки потім буде виконано операцію над ними.

Якщо в операції беруть участь float та double, то float буде перетворено до double. Що, власне, очікувано.

Якщо перемножити byte на short, буде int. Якщо перемножити byte на byte, буде int. Навіть якщо скласти byte і byte, буде int.

Причин цьому декілька. Приклади:

byte a = 110;
byte b = 120;
byte c = a * b;   // помилка

byte a = 110;
byte b = 120;
byte c = a + b;   // помилка

У загальному випадку при множенні числа довжиною в 8 біт (1 байт) на число довжиною в 8 біт (1 байт), ми отримаємо число довжиною 16 біт (2 байти)

Тому всі операції з цілочисельними типами, меншими ніж int, завжди одразу перетворюються в тип int. І тому якщо ви захочете зберегти результат обчислення в змінну типу, меншого ніж int, вам завжди потрібно буде явно вказувати операцію приведення типу.

Приклади:

byte a = 110;
byte b = 120;
byte c = (byte) (a * b);

byte a = 110;
byte b = 120;
byte c = (byte) (a + b);

byte a = 1;
byte b = (byte) (a + 1);

5. Важливий нюанс

Операція приведення типу має доволі високий пріоритет.

Тому, якщо у виразі є, скажімо, додавання та операція приведення типу, вона буде виконана перед додаванням.

Приклад:

byte a = 1;
byte b = 2;
byte c = (byte) a * b;

byte a = 1;
byte b = 2;
byte c = (byte) (a * b);

Якщо ви хочете перетворити до певного типу увесь вираз, а не лише один його елемент, то обгорніть увесь вираз у круглі дужки та перед ними поставте оператор приведення типу.