WDH: Java - Преобразования типов. Преобразование примитивных типов

Данная статья:

• написана командой . Надеемся, что она Вам будет полезна. Приятного прочтения!
• это одна из статей из нашего

Преобразование типов - это тема, которая может показаться сложной начинающим программировать на Java. Однако, заверим Вас, на самом деле всё просто. Главное понять по каким законам происходит взаимодействие между переменными и помнить об этом при написании программ . Итак, давайте разбираться.

В Java существует 2 типа преобразований - картинка Вам в помощь:

Напомним, что вся "Вселенная Java" состоит из:

• примитивных типов (byte, short, int, long, char, float, double, boolean)
• объектов

В данной статье мы:

• рассмотрим преобразование типов для примитивных типов переменных
• преобразование объектов (String, Scanner и др.) в этой статье не рассматривается, поскольку с объектами происходит отдельная «магия» - это тема для отдельной статьи.

Автоматическое преобразование

Ну, что ж, давайте попробуем разобраться что такое "автоматическое преобразование".

Помните, когда мы рассматривали типы переменных (в статье ), мы говорили, что переменная - это некоторый «контейнер» , в котором может храниться значение для дальнейшего использования в программе. Также мы говорили о том, что каждый тип переменной имеет свой диапазон допустимых значений и объем занимаемой памяти. Вот она табличка, где это все было расписано:

Так вот, к чему мы, собственно говоря, клоним. К тому, что совсем не просто так Вам давались диапазоны допустимых значений и объем занимаемой памяти 🙂

Давайте, сравним, например:

1. byte и short. byte имеет меньший диапазон допустимых значений, чем short. То есть byte это как бы коробочка поменьше, а short - это коробочка побольше. И значит, мы можем byte вложить в short.

2. byte и int . byte имеет меньший диапазон допустимых значений, чем int. То есть byte это как бы коробочка поменьше, а int - это коробочка побольше. И значит, мы можем byte вложить в int.

3. int и long. int имеет меньший диапазон допустимых значений, чем long. То есть int это как бы коробочка поменьше, а long - это коробочка побольше. И значит, мы можем int вложить в long.

Это и есть пример автоматического преобразования. Это можно схематически изобразить в виде вот такой картинки:

Давайте рассмотрим как это работает на практике.

Пример №1

Код №1 - если Вы запустите это код на своем компьютере,

class Test { public static void main(String args) { byte a = 15; byte b = a; System.out.println(b); } }

class Test { byte a = 15 ; byte b = a ;

Код №2 - если Вы запустите это код на своем компьютере, в консоли будет выведено число 15

class Test { public static void main(String args) { byte a = 15; int b = a; System.out.println(b); } }

class Test { public static void main (String args ) { byte a = 15 ; int b = a ; System . out . println (b ) ;

И-и-и? Вы думаете, что раз в консоль было выведено одно и то же число, и код №1 отличается от кода №2 всего лишь типом переменной b, то между ними нет никакой разницы? Э то не так.

В коде №2 присутствует автоматическое преобразование типов , а в коде №1 - нет:

Хотя число, в принципе, одно и то же, но теперь оно находится в бо льшем контейнере, который занимает больше места на диске. При этом, JVM выполняет автоматические преобразования за Вас. Она знает, что int больше чем byte .

Приведение типов

Другое дело если вы пытаетесь переложить что-то из большего контейнера в более маленький.

Вы можете знать, что в большем контейнере лежит то, что поместиться и в маленьком – но об этом не знает JVM, и пытается предохранить вас от ошибок.

Поэтому, вы должны «прямо сказать», что ситуация под контролем:

class Test { public static void main(String args) { int a=0; long b=15; a = (int) b; } }

class Test { public static void main (String args ) { int a = 0 ; long b = 15 ; a = (int ) b ;

Тут мы дописали (int) перед b . Если бы переменная a была, к примеру, типа byte , в скобках бы стояло (byte) . Общая формула выглядит так:

Она говорит "сделай из (большего) значения b переменную нужного мне (целевого) типа int ".

Если что-то пошло не так.

До этого мы рассматривали ситуации, предполагая, что мы точно знаем, что делаем. Но что если попытаться поместить в контейнер то, что туда не помещается?

Оказывается, в контейнере останется лишь то, что туда «влезло». К примеру, у чисел с плавающей точкой будет «отсекаться» дробная часть:

//пример 1 class Test { public static void main(String args) { double a=11.2345; int b=(int)a; System.out.println(b); // в консоли получится число 11 } }

//пример 1 class Test { public static void main (String args ) { double a = 11.2345 ; int b = (int ) a ; System . out . println (b ) ; // в консоли получится число 11

Надо помнить, что дробная часть не округляется , а отбрасывается .

А что будет, если мы попытаемся поместить число, которое выходит за допустимые границы? Например, если в byte (диапазон byte от -128 до 127) положить число 128? Думаете, мы получим 1? Нет. Мы получим -128:

class Test { public static void main(String args) { double a=128; byte b=(byte)a; System.out.println(b); //в консоли увидим -128 } }

Значение переменной при таком преобразовании можно рассчитать, но цель программиста – не допускать ситуации, когда значение выходит за допустимые границы, поскольку это может привести к неправильной работе программы.

Задания:

1. Последовательно пропишите в компиляторе преобразования всех примитивных типов друг к другу, включая типы char и Составьте таблицу такого вида:

	byte	short	char	int	long	float	double	boolean
byte
short
char
int
Long
Float
double
boolean

На пересечении напишите: а – если преобразование происходит автоматически, на – если нужно использовать явное преобразование, х – если преобразование невозможно.

* приведение типа к самому себе называется тождественным – его прописывать не обязательно

1. Посмотрите еще раз, какой размер имеет каждый примитивный тип. Попытайтесь составить блок-схему, показывающую, куда помещаются какие типы. Проведите стрелочки с надписью «расширяющее преобразование» и «сужающее преобразование».

Вопросы

На собеседовании на должность Junior Java Developer Вас могут спросить:

Что Вы знаете о преобразовании примитивных типов данных, есть ли потеря данных, можно ли преобразовать логический тип?

Попробуйте ответить на вопрос.

Подытожим:

• Если Вы "кладёте" в больший контейнер содержимое меньшего контейнера», преобразование происходит автоматически, и ошибок возникать не должно.

• Если есть необходимость положить «значение из большего контейнера в меньший», нужно быть осторожным, и пользоваться явным приведением типов.

• При приведении float или double к целочисленным типам, дробная часть не округляется, а просто отбрасывается.
• Тип boolean не приводится ни к одному из типов.
• Тип char приводится к числовым типам, как код символа в системе UNICODE.
• Если число больше своего контейнера, результат будет непредсказуемым.

В этой статье описана только часть материала на тему приведения типов. Существуют также приведения объектных типов, приведение к строке (ведь в строке может быть записано все что угодно, правда?) и автоматическое продвижение типов в выражениях.

Надеемся, что наша статья была Вам полезна. Также есть возможность записаться на наши курсы по Java в Киеве. Обучаем с нуля. Детальную информацию Вы можете найти у нас на .

1. Что такое явное и автоматическое приведение типов в выражениях?

Приведение типов может быть явное и автоматическое.

При явном приведении типов сама операция приведения задается явным образом.

При автоматическом приведении типов нужно, чтобы выполнялись два условия:

• оба типа должны быть совместимыми;
• длина исходного типа (типа источника) должна быть меньше длины целевого типа (типа приемника).

2. Как выглядит явное приведение типов в выражениях? Примеры

Явное приведение типов позволяет осуществлять присвоение несовместимых типов. Общая форма явного приведения типов имеет вид:

(целевой_тип) значение

целевой_тип – это тип, в который нужно привести указанное значение .

Примеры явного приведения типов.

// явное приведение типов в выражениях byte b; int a; double d; float f; d = -39.9203; a = (int )d; // a = -39 f = (float )d; // f = -39.9203 b = (byte )d; // b = -39 d = 302930932; b = (byte )d; // b = -12 - урезание значения a = -27; b = (byte )a; // b = -27

3. Примеры автоматического приведения типов

Пример 1 . Автоматическое приведение целочисленных типов.

// автоматическое приведение целочисленных типов int a; byte b; short sh; b = -23; a = b; // a = -23 - автоматическое приведение типов sh = -150; a = sh; // a = -150 long l = 200; // Ошибка: "Type mismatch: cannot convert from long to int" // a = l; l = b; // l = -23 l = sh; // l = -150 char c = "Z" ; a = c; // a = 90 - код символа "Z" boolean b1 = false ; //a = b1; - ошибка, типы несовместимые

Пример 2 . Автоматическое приведение типов с плавающей запятой.

// автоматическое приведение типов с плавающей запятой float f; double d; f = 3.409033f; d = f; // d = 3.409033

Пример 3 . Автоматическое приведение смешанных типов. Такой случай возможен, если переменной типа с плавающей запятой присваивается значение переменной целочисленного типа.

// автоматическое приведение смешанных типов float f; double d; a = 28; d = a; // d = 28.0 f = a; // f = 28.0 // Ошибка: Type mismatch: cannot convert from float to int // a = f;

4. Как осуществляется автоматическое продвижение типов в выражениях?

Автоматическое продвижение типов происходит в выражениях. При этом, значение, которое фигурируют в выражениях, автоматически продвигаются к типам с большими диапазонами значений.

При автоматическом продвижении типов в выражениях:

• если один из целочисленных операндов имеет тип int, то все значения типов byte, short и char продвигаются к типу int;
• если один из целочисленных операндов имеет тип long, то все выражение продвигается к типу long;
• если один из операндов относится к типу float, то тип всего выражения будет также типа float (если нет операндов типа double);
• если один из операндов относится к типу double, то тип всего выражения будет также double.

5. Пример продвижения из типа byte в int в котором выражение не содержит операндов-переменных типа int (long)

// byte -> int byte b; b = 1000 / 20; // b = 50, работает, так как результат помещается в тип byte

Вышеприведенный пример работает корректно, так как:

• результат помещается (совместим) в тип byte;
• нет операндов типа int.

В вышеприведенном примере значения 1000 превышает диапазон значений типа byte. Сначала число 1000 приводится к типу int. Но результат

1000 / 20 = 50

приводится к типу byte и может корректно поместиться в переменной b .

Если написать так:

byte b; b = 100000 / 20; // ошибка, так как результат не помещается в тип byte

то выйдет ошибка компиляции с выводом сообщения:

В этом случае результат не помещается в тип byte:

100000 / 20 = 5000

Тогда это число (5000) автоматически становится типом int и компилятор выдаст сообщение об ошибке.

Если сделать явное приведение типов:

byte b; b = (byte ) (100000 / 20); // b = -120

то в этом случае результат 5000 типа int превращается в тип byte. Как известно, переменная типа int занимает 32 бита, а переменная типа byte занимает 8 бит. Значение переменной типа int урезается. И имеем то, что имеем (b = -120 ).

Вышеприведенные примеры относятся и к переменным типов short и char.

6. Пример. Продвижение из типа byte в тип int, в котором выражение содержит операнд-переменную типа int

// продвижение типов в выражениях // byte -> int byte b; int d; d = 20; // ошибка, результат есть типом int, так как переменная d есть типа int // b = 1000 / d;

В вышеприведенном примере в выражении используется переменная d типа int . Поэтому компилятор выдаст сообщение об ошибке:

Type mismatch: cannot convert from int to byte

Это означает, что результат есть типа int (а не byte ) даже если значение помещается в диапазон значений типа byte. Поскольку в выражении используется переменная-операнд d типа int.

Если осуществить явное приведение типов, то результат будет корректным:

// продвижение типов в выражениях // byte -> int byte b; int d; d = 20; b = (byte )(1000 / d); // b = 50 - работает корректно

7. Пример. Продвижение из типа int в тип long

Пример продвижения типов из int в long. Если один из операндов есть типа long, то все выражение продвигается к типу long.

int d; long l; d = 10000 * 200; // работает, d = 2000000 // Ошибка! Type mismatch: cannot convert from long to int // d = 1L * 2L; - операнды 1L и 2L есть типа long l = 100; // ошибка, один из операндов есть типа long // d = l * 2;

Как видно из примера, если один из операндов есть типа long , то все выражение становится типа long .

Часто возникает необходимость преобразования строк в значения других типов, таких как int или boolean, и наоборот. В соответствии с принятым соглашением ответственность за преобразование строки в значение другого типа возложена на соответствующий метод этого типа. Так, например, преобразование строки в величину типа int выполняет статический метод из состава класса-оболочки Integer. В следующей таблице указаны все типы, допускающие преобразование значений в строки и наоборот, и перечислены соответствующие методы.

ТИП Метод для преобразова- Метод для преобразования из строки

ния В строку

boolean String.valueOf(boolean) new.Boolean(String). booleanvalue()

byte String.valueOf(byte) Byte.parseByte(string, int)

short String.valueOf(short) Short.parseShort(string, int)

int String.valueOf(int) Integer.parseInteger(string, int)

long String.valueOf(long) Long.parseLong(String, int)

float String.valueOf(float) Float.parseFloat(String)

double String.valueOf(double) Double.parseDouble(String)

Для преобразования строки в значение Boolean необходимо создать объект Boolean и затем запросить его значение. Все остальные классы-оболочки содержат Соответствующие методы parse. Методы parse целочисленных типов существуют в двух перегруженных формах: первая, помимо строки, требует задания дополнительного аргумента типа int, представляющего основание системы счисления – от 2 до 32; вторая принимает только параметр строки и по умолчанию предполагает использование десятичной системы счисления. Во всех случаях, кроме Boolean, предполагается следующее: если строка представляет значение, которое не может быть корректно преобразовано в число соответствующего типа, выбрасывается исключение NumberFormatException. Класс Boolean удовлетворяет соглашению, в соответствии с которым любая строка-параметр, не равная “true” (без учета регистра символов), приводит к созданию объекта вооlеаn со значением false.

Методов, позволяющих преобразовать символы, которые представлены в одной из поддерживаемых языком форм (таких как \b, \uxxxx и т.д.), В значения типа char и наоборот, не существует. Чтобы получить объект String, содержащий единственный символ, достаточно вызвать метод String.valueOf, передав ему в качестве параметра соответствующее значение типа char.

Отсутствуют также и способы создания строковых представлений чисел, заданных в одном из поддерживаемых языком форматов – с ведущим нулем (О), обозначающим восьмеричное число, и префиксом Ох (или ОХ), служащим признаком шестнадцатеричной системы счисления. Напротив, в целочисленных классах-оболочках поддерживаются версии метода decode, способного преобразовать строки в числовые значения соответствующего типа и “понимающего”, что ведущий О обозначает восьмеричное число, а один из префиксов Ох ИЛИ Ох – шестнадцатеричное.

Любой прикладной класс способен обеспечить поддержку преобразований собственных объектов в строки и обратно, если в его объявлении будет соответствующим образом переопределен метод toString и предусмотрен специальный конструктор, создающий объект класса на основе строки, переданной в качестве параметра. В вашем распоряжении имеется также метод String.valueOf(Object obj), который возвращает либо строковый объект “null” (если значение obj равно null), либо результат работы метода obj.toString. Класс String содержит достаточное количество перегруженных версий метода valueOf, позволяющих преобразовать любое значение любого типа в объект String посредством простого вызова valueOf с передачей нужного аргумента.

Предыдущий оратор достаточно полно описал нисходящее преобразование, но восходящее (на мой взгляд) требует дополнительных пояснений, так как вопрос очень популярен и интересен.

Каким образом работает явное приведение типов

В вашем примере показано восходящее преобразование (Upcasting ):

List coll = new ArrayList();

На русский язык переводится так: создай ворону, типа птицы. Создай динамический массив, типа лист. В большинстве ситуаций восходящее преобразование совершенно не нужно .
Однако, приведение типов работает на собеседованиях, когда вам дают вопросы на наследование. К примеру, сайт quizful.net вообще содержит в себе множество вопросов на приведение типов. Поэтому разъясню особенности, которые знаю.

Итак, в вышеприведенном примере мы создали объект типа ArrayList , а ссылка типа List . Запомните аксиомы для этого способа:

1. Ссылку можно указать на любого родителя. Даже очень давнего. То есть, можно привести ссылку coll даже к типу Object . Компилятор пропустит любую ссылку на класс родителя, или родителя-родителя, или родителя-родителя...родителя

2. Обращение к полю - всегда идёт возврат поля ссылки, не поля объекта. Если такого поля нет в классе-ссылке будет ошибка компиляции.

Class A{ int x = 2; //Поле родителя } Class B extends A { int x = 3; //Поле которое должно перекрыть родительское int y = 5; //Поле, которого нет в родительском классе. } Class Test{ public static void main(String args) { A ab = new B(); //Восходящее преобразование System.out.println("Int x = " + ab.x); } }

Вернет Int x = 2 . Если вы попробуете обратиться к полю объекта:

System.out.println("Int y = " + ab.y); //Ошибка компилляции

Ваш компилятор скажет, что вы не правы, так как он по ссылке (A ab) не видит такого поля. Всё вышесказанное сохраняет силу, даже если ваши поля пометить модификаторами static.

3. Обращение к нестатическому методу: в этом случае вернёт метод объекта. Но при обращении к статическому методу - возвращает метод ссылки.

Class D{ public void doSome(){ //Нестатический метод System.out.println("Nonstatic doSome from D"); } public static void Action(){ //Статический метод System.out.println("static Action from D"); } } public class Okey extends D{ public void doSome(){ System.out.println("doSome from Okey"); } public static void Action(){ System.out.println("static Action from Okey"); } public static void main(String args) { D o=new Okey(); o.doSome(); //Из класса Okey o.Action(); //Из класса D } }

Nonstatic doSome from Okey

static Action from D

Разгадка проста, нестатический метод - это метод объекта, статический - метод класса. Когда мы вызываем не статический метод - компилятор понимает так: летай как ворона. Когда мы вызываем статический - буквально, летай как птица.

4. Если идёт вызов метода, который описан в классе объекта, но не описан в классе ссылки - пойдёт ошибка компилляции. Потому что, вызов метода происходит по ссылке:

Class A {} Class B extends A { void someMethod(){}; public static void main(String args) { A ab = new B(); ab.someMethod(); //Ошибка компилляции. } }

5. Конструктор объекта (при создании командой new) работает также, как если давать ссылку на свой класс.

Аннотация: Эта лекция посвящена вопросам преобразования типов. Поскольку Java – язык строго типизированный, компилятор и виртуальная машина всегда следят за работой с типами, гарантируя надежность выполнения программы. Однако во многих случаях то или иное преобразование необходимо осуществить для реализации логики программы. С другой стороны, некоторые безопасные переходы между типами Java позволяет осуществлять неявным для разработчика образом, что может привести к неверному пониманию работы программы. В лекции рассматриваются все виды преобразований, а затем все ситуации в программе, где они могут применяться. В заключение приводится начало классификации типов переменных и типов значений, которые они могут хранить. Этот вопрос будет подробнее рассматриваться в следующих лекциях.

Что все это означает? Начнем по порядку. Для простых типов расширение означает, что осуществляется переход от менее емкого типа к более емкому. Например, от типа byte (длина 1 байт) к типу int (длина 4 байта). Такие преобразования безопасны в том смысле, что новый тип всегда гарантированно вмещает в себя все данные, которые хранились в старом типе, и таким образом не происходит потери данных. Именно поэтому компилятор осуществляет его сам, незаметно для разработчика:

byte b=3; int a=b;

В последней строке значение переменной b типа byte будет преобразовано к типу переменной a (то есть, int ) автоматически, никаких специальных действий для этого предпринимать не нужно.

Следующие 19 преобразований являются расширяющими:

• от byte к short , int , long , float , double
• от short к int , long , float , double
• от char к int , long , float , double
• от int к long , float , double
• от long к float , double
• от float к double

Обратите внимание, что нельзя провести преобразование к типу char от типов меньшей или равной длины (byte , short ), или, наоборот, к short от char без потери данных. Это связано с тем, что char , в отличие от остальных целочисленных типов, является беззнаковым.

Тем не менее, следует помнить, что даже при расширении данные все-таки могут быть в особых случаях искажены. Они уже рассматривались в предыдущей лекции, это приведение значений int к типу float и приведение значений типа long к типу float или double . Хотя эти дробные типы вмещают гораздо большие числа, чем соответствующие целые, но у них меньше значащих разрядов.

Повторим этот пример:

long a=111111111111L; float f = a; a = (long) f; print(a);

Результатом будет:

Обратное преобразование - сужение - означает, что переход осуществляется от более емкого типа к менее емкому. При таком преобразовании есть риск потерять данные. Например, если число типа int было больше 127, то при приведении его к byte значения битов старше восьмого будут потеряны. В Java такое преобразование должно совершаться явным образом, т.е. программист в коде должен явно указать, что он намеревается осуществить такое преобразование и готов потерять данные.

Следующие преобразования являются сужающими:

• от byte к char
• от short к byte , char
• от char к byte , short
• от int к byte , short , char
• от long к byte , short , char , int
• от float к byte , short , char , int , long
• от double к byte , short , char , int , long , float

При сужении целочисленного типа к более узкому целочисленному все старшие биты, не попадающие в новый тип, просто отбрасываются. Не производится никакого округления или других действий для получения более корректного результата:

print((byte)383); print((byte)384); print((byte)-384);

Результатом будет:

Видно, что знаковый бит при сужении не оказал никакого влияния, так как был просто отброшен - результат приведения противоположных чисел (384 и -384) оказался одинаковым. Следовательно, может быть потеряно не только точное абсолютное значение, но и знак величины.

Это верно и для типа char :

char c=40000; print((short)c);

Результатом будет:

Сужение дробного типа до целочисленного является более сложной процедурой. Она проводится в два этапа.

На первом шаге дробное значение преобразуется в long , если целевым типом является long , или в int - в противном случае (целевой тип byte , short , char или int ). Для этого исходное дробное число сначала математически округляется в сторону нуля, то есть дробная часть просто отбрасывается.

Например, число 3,84 будет округлено до 3 , а -3,84 превратится в -3 . При этом могут возникнуть особые случаи:

• если исходное дробное значение является NaN , то результатом первого шага будет 0 выбранного типа (т.е. int или long );
• если исходное дробное значение является положительной или отрицательной бесконечностью, то результатом первого шага будет, соответственно, максимально или минимально возможное значение для выбранного типа (т.е. для int или long );
• наконец, если дробное значение было конечной величиной, но в результате округления получилось слишком большое по модулю число для выбранного типа (т.е. для int или long ), то, как и в предыдущем пункте, результатом первого шага будет, соответственно, максимально или минимально возможное значение этого типа. Если же результат округления укладывается в диапазон значений выбранного типа, то он и будет результатом первого шага.
и int вполне очевидны - дробные бесконечности преобразовались в, соответственно, минимально и максимально возможные значения этих типов. Результат для следующих трех типов (short , char , byte ) есть, по сути, дальнейшее сужение значений, полученных для int , согласно второму шагу процедуры преобразования. А делается это, как было описано, просто за счет отбрасывания старших битов. Вспомним, что минимально возможное значение в битовом виде представляется как 1000..000 (всего 32 бита для int , то есть единица и 31 ноль). Максимально возможное - 1111..111 (31 единица). Отбрасывая старшие биты, получаем для отрицательной бесконечности результат 0 , одинаковый для всех трех типов. Для положительной же бесконечности получаем результат, все биты которого равняются 1

В заключение еще раз обратим внимание на то, что примитивные значения типа boolean могут участвовать только в тождественных преобразованиях.