WDH: Java - Преобразования типов. Преобразование и приведение типов

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.

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 – это тип, в который нужно привести указанное значение .

Примеры явного приведения типов.

3. Примеры автоматического приведения типов

Пример 1 . Автоматическое приведение целочисленных типов.

Пример 2 . Автоматическое приведение типов с плавающей запятой.

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

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)

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

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

Если написать так:

то выйдет ошибка компиляции с выводом сообщения:

В этом случае результат не помещается в тип byte:

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

Если сделать явное приведение типов:

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

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

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:

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.

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

Это достаточно большая тема, но мы постараемся рассмотреть ее как можно более полно и вместе с тем компактно. Частично мы уже касались этой темы когда рассматривали примитивные типы Java.

В Java возможны преобразования между целыми значениями и значениями с плавающей точкой. Кроме того, можно преобразовывать значения целых типов и типов с плавающей точкой в значения типа char и наоборот, поскольку каждый символ соответствует цифре в кодировке Unicode. Фактически тип boolean является единственным примитивным типом в Java, который нельзя преобразовать в другой примитивный тип. Кроме того, любой другой примитивный тип нельзя преобразовать в boolean.

Преобразование типов в Java бывает двух видов: неявное и явное .

Неявное преобразование типов выполняется в случае если выполняются условия:

1. Оба типа совместимы
2. Длина целевого типа больше или равна длине исходного типа

Во всех остальных случаях должно использоваться явное преобразование типов .

Так же существуют два типа преобразований:

1. Расширяющее преобразование (widening conversion)
2. Сужающее преобразование (narrowing conversion)

Расширяющее преобразование (widening conversion ) происходит, если значение одного типа преобразовывается в более широкий тип, с большим диапазоном допустимых значений. Java выполняет расширяющие преобразования автоматически, например, если вы присвоили литерал типа int переменной типа double или значение пепременной типа char переменной типа int. Неявное преобразование всегда имеет расширяющий тип .

Но у тут могут быть свои небольшие грабельки. Например если преобразуется значение int в значение типа float. И у значения int в двоичном представлении больше чем 23 значащих бита, то возможна потеря точности, так как у типа float под целую часть отведено 23 бита. Все младшие биты значения int, которые не поместятся в 23 бита мантиссы float, будут отброшены, поэтому хотя порядок числа сохраниться, но точность будет утеряна. То же самое справедливо для преобразования типа long в тип double.

Расширяющее преобразование типов Java можно изобразить еще так:

Сплошные линии обозначают преобразования, выполняемые без потери данных. Штриховые линии говорят о том, что при преобразовании может произойти потеря точности.

Стоит немного пояснить почему, к примеру тип byte не преобразуется автоматически (не явно) в тип char, хотя тип byte имеет ширину 8 бит, а char 16, тоже самое касается и преобразования типа short в char. Это происходит потому, что byte и short знаковые типы данных, а char без знаковый. Поэтому в данном случае требуется использовать явное приведение типов, поскольку компилятору надо явно указать что вы знаете чего хотите и как будет обрабатываться знаковый бит типов byte и short при преобразовании к типу char.

Поведение величины типа char в большинстве случаев совпадает с поведением величины целого типа, следовательно, значение типа char можно использовать везде, где требуются значения int или long. Однако напомним, что тип char не имеет знака, поэтому он ведет себя отлично от типа short, несмотря на то что диапазон обоих типов равен 16 бит.

short s = ( short ) 0xffff ; // Данные биты представляют число –1
char c = "\uffff" ; // Те же биты представляют символ юникода
int i1 = s ; // Преобразование типа short в int дает –1
int i2 = c ; // Преобразование char в int дает 65535

Сужающее преобразование (narrowing conversion ) происходит, если значение преобразуется в значение типа, диапазон которого не шире изначального. Сужающие преобразования не всегда безопасны: например, преобразование целого значения 13 в byte имеет смысл, а преобразование 13000 в byte неразумно, поскольку byte может хранить только числа от −128 до 127. Поскольку во время сужающего преобразования могут быть потеряны данные, Java компилятор возражает против любого такого преобразования, даже если преобразуемое значение укладывается в более узкий диапазон указанного типа:

int i = 13 ;
byte b = i ; // Компилятор не разрешит это выражение

Единственное исключение из правила – присвоение целого литерала (значения типа int) переменной byte или short, если литерал соответствует диапазону переменной.

Сужающее преобразование это всегда явное преобразование типов .

Явное преобразование примитивных типов

Оператором явного преобразования типов или точнее говоря приведения типов являются круглые скобки, внутри которых указан тип, к которому происходит преобразование – (type) . Например:

int i = 13 ;
byte b = ( byte ) i ; // Принудительное преобразование int в byte
i = ( int ) 13.456 ; // Принудительное преобразование литерала типа double в int 13

Приведение примитивных типов чаще всего используют для преобразования значений с плавающей точкой в целые числа . При этом дробная часть значения с плавающей точкой просто отбрасывается (то есть значение с плавающей точкой округляется по направлению к нулю, а не к ближайшему целому числу). По существу берется только целочисленная часть вещественного типа и она уже приводится к целевому типу целочисленного числа.

При приведении более емкого целого типа к менее емкому старшие биты просто отбрасываются . По существу это равнозначно операции деления по модулю приводимого значения на диапазон целевого типа (например для типа byte это 256).

Слишком большое дробное число при приведении к целому превращается в MAX_VALUE или MIN_VALUE .

Слишком большой double при приведении к float превращается в Float.POSITIVE_INFINITY или Float.NEGATIVE_INFINITY .

Таблица представленная ниже представляет собой сетку, где для каждого примитивного типа указаны типы, в которые их можно преобразовать, и способ преобразования. Буква N в таблице означает невозможность преобразования. Буква Y означает расширяющее преобразование, которое выполняется автоматически. Буква С означает сужающее преобразование, требующее явного приведения. Наконец, Y* означает автоматическое расширяющее преобразование, в процессе которого значение может потерять некоторые из наименее значимых разрядов. Это может произойти при преобразовании int или long во float или double. Типы с плавающей точкой имеют больший диапазон, чем целые типы, поэтому int или long можно представить посредством float или double. Однако типы с плавающей точкой являются приближенными числами и не всегда могут содержать так много значащих разрядов в мантиссе, как целые типы.

Автоматическое расширение типов в выражениях

Так же стоит еще раз упомянуть об автоматическом повышении (расширении) типов в выражениях. Мы с этим уже сталкивались когда рассматривали целочисленные типы данных и операции над ними, но все же стоит и тут напомнить, чтобы усвоилось еще лучше и к тому же это имеет непосредственное отношение к данной теме. В примере ниже знак @ + , – , * , / и т.п.

То есть, все целочисленные литералы в выражениях, а так же типы byte , short и char расширяются до int . Если, как описано выше, в выражении не присутствуют другие, более большие типы данных (long , float или double ). Поэтому приведенный выше пример вызовет ошибку компиляции, так как переменная c имеет тип byte , а выражение b+1, в результате автоматического повышения имеет тип int .

Неявное приведение типов в выражениях совмещенного присваивания

Хоть данный раздел и относится к неявному преобразованию (приведению) типов, его объяснение мы привели тут, поскольку в данном случае так же работает и автоматическое расширение типов в выражениях, а затем уже неявное приведение типов. Вот такой кордебалет. Пример ниже я думаю все разъяснит. Так же как и в предыдущем объяснении знак @ означает любой допустимый оператор, например + , – , * , / и т.п.

Это стоит пояснить на простом примере:

byte b2 = 50 ;
b2 = b2 * 2 ; // не скомпилируется
b2 *= 2 ; //скомпилируется, хотя и равнозначна b2 = b2 * 2

Вторя строка, приведенная в примере не скомпилируется из-за автоматического расширения типов в выражениях, так как выражение b2*2 имеет тип int, так как происходит автоматическое расширение типа (целочисленные литералы в выражении всегда int). Третья же строка спокойно скомпилируется, так как в ней сработает неявное приведение типов в совмещенном выражении присваивания.

Boxing/unboxing – преобразование примитивных типов в объекты обертки

Boxing и unboxin – это тоже достаточно большая тема, но она достаточно простая.

По существу boxing и unboxing это преобразование примитивных типов в объекты обертки и обратно .

Для объектов оберток примитивных типов применимо все что было сказано выше.

Об классах обертках упоминалось в таблицах, при разборе каждого из примитивных типов. Но тогда это было лишь упоминание в таблице.

Так вот, для каждого примитивного типа есть его старший брат, и он совсем не примитивный, а является настоящим классом, с полями и методами. И для каждой такой парочки возможно автоматическое преобразование.

Обычно, если в программе есть много математических вычислений, то лучше пользоваться примитивными типами, так как это быстрее и экономнее с точки зрения ресурсов, но иногда бывает необходимость преобразовать примитивный тип в объект.

Приведу простой пример:

int i3 ;
byte b2 = 3 ;
Byte myB ;
myB = b2 ;
myB ++;
b2 = myB ;
i3 = myB ;

Если пока не понятно зачем это нужно, то это не страшно, просто завяжите узелок на память.

Иногда возникают ситуации, когда необходимо переменной одного типа присвоить значение переменной другого типа. Например:

Пример 1. Присвоение значения переменной одного типа другому

В Java существует 2 типа преобразований - автоматическое преобразование (неявное) и приведение типов (явное преобразование) .

1. Автоматическое преобразование

Рассмотрим сначала автоматическое преобразование. Если оба типа совместимы, их преобразование будет выполнено в Java автоматически. Например, значение типа byte всегда можно присвоить переменной типа int , как это показано в примере 1.

Для автоматического преобразования типа должно выполняться два условия:

• оба типа должны быть совместимы
• длина целевого типа должна быть больше длины исходного типа

В этом случае происходит преобразование с расширением .

Следующая схема показывает расширяющее преобразование в Java:

Сплошные линии обозначают преобразования, выполняемые без потери данных. Штриховые линии говорят о том, что при преобразовании может произойти потеря точности.

Например, тип данных int всегда достаточно велик, чтобы хранить все допустимые значения типа byte , поэтому никакие операторы явного приведения типов в данном случае не требуются. С точки зрения расширяющего преобразования числовые типы данных, в том числе целочисленные и с плавающей точкой, совместимы друг с другом. В то же время не существует автоматических преобразований числовых типов в тип char или boolean . Типы char и boolean также не совместимы друг с другом.

Стоит немного пояснить почему, к примеру тип byte не преобразуется автоматически (не явно) в тип char , хотя тип byte имеет ширину 8 бит, а char - 16, тоже самое касается и преобразования типа short в char . Это происходит потому, что byte и short знаковые типы данных, а char без знаковый. Поэтому в данном случае требуется использовать явное приведение типов, поскольку компилятору надо явно указать что вы знаете чего хотите и как будет обрабатываться знаковый бит типов byte и short при преобразовании к типу char .

Поведение величины типа char в большинстве случаев совпадает с поведением величины целого типа, следовательно, значение типа char можно использовать везде, где требуются значения int или long . Однако напомним, что тип char не имеет знака, поэтому он ведет себя отлично от типа short , несмотря на то что диапазон обоих типов равен 16 бит.

2. Приведение типов

Несмотря на все удобство автоматического преобразования типов, оно не в состоянии удовлетворить все насущные потребности. Например, что делать, если значение типа int нужно присвоить переменной типа byte ? Это преобразование не будет выполняться автоматически, поскольку длина типа byte меньше, чем у типа int . Иногда этот вид преобразования называется сужающим преобразованием , поскольку значение явно сужается, чтобы уместиться в целевом типе данных.

Чтобы выполнить преобразование двух несовместимых типов данных, нужно воспользоваться приведением типов. Приведение - это всего лишь явное преобразование типов. Общая форма приведения типов имеет следующий вид:

(целевой_тип) значение

где параметр целевой_тип обозначает тип, в который нужно преобразовать указанное значение.

Пример 2. Приведение типов

Например, в следующем фрагменте кода тип int приводится к типу byte :

Int i = 11; byte b = 22; b = (byte) i;

Пример 3. Преобразования значений с плавающей точкой в целые числа

Рассмотрим пример преобразования значений с плавающей точкой в целые числа. В этом примере дробная часть значения с плавающей точкой просто отбрасывается (операция усечения):

Double d = 3.89; int a = (int) d; //Результат будет 3

Пример 4. Преобразования более емкого целого типа к менее емкому целому числу

При приведении более емкого целого типа к менее емкому старшие биты просто отбрасываются:

Int i = 323; byte b = (byte) i; //Результат будет 67

Пример 5. Преобразования более емкого значения с плавающей точкой к менее емкому целому числу

При приведении более емкого значения с плавающей точкой в целое число происходит усечение и отбрасывание старших битов:

Double d = 389889877779.89; short s = (short) d; //Результат будет -1

3. Автоматическое продвижение типов в выражениях

Помимо операций присваивания, определенное преобразование типов может выполняться и в выражениях.

В языке Java действуют следующие правила:

1. Если один операнд имеет тип double double .
2. float , другой тоже преобразуется к типу float .
3. Иначе, если один операнд имеет тип long , другой тоже преобразуется к типу long .
4. Иначе оба операнда преобразуются к типу int .
5. В выражениях совмещенного присваивания (+=,-=,*=,/=) нет необходимости делать приведение.

Приведем пример:

Пример 6. Автоматическое продвижение типов в выражениях

При умножении переменной b1 (byte ) на 2 (int ) результат будет типа int . Поэтому при попытке присвоить результат в переменную b2 (byte ) возникнет ошибка компиляции. Но при использовании совмещенной операции присваивания (*=), такой проблемы не возникнет.

Byte b1 = 1; byte b2 = 2 * b1; //Ошибка компиляции int i1 = 2 * b1; b2 *= 2;

Пример 7. Автоматическое продвижение типов в выражениях

В следующем примере тоже возникнет ошибка компиляции - несмотря на то, что складываются числа типа byte , результатом операции будет тип int, а не short.

Public class IntegerDemo1 { public static void main(String args) { byte b1 = 50, b2 = -99; short k = b1 + b2; //ошибка компиляции System.out.println("k=" + k); } }

Пример 8. Автоматическое продвижение типов в выражениях

Этот пример аналогичен предыдущему, но используется операция совмещенного присваивание, в которой приведение происходит автоматически.

Public class IntegerDemo2 { public static void main(String args) { byte b1 = 50, b2 = -99; b1 += b2; System.out.println("b1=" + b1); } }

В данном уроке мы расскажем вам о небольшой головной боли программистов — приведении типов. Что такое приведение типов? Это любое преобразование типа данных.
Например:

Int b = 3;
double a = 1.0 * b;//преобразование типов
a = (double)b;//преобразование типов

Таким образом можно увидеть два способа изменения типа:

• Выполнение каких-то операций над объектом
• Явное преобразование

К каким типам можно приводить? Можно приводить к таким типам данных, которые находятся в одной иерархии. Допустим можно привести целое число к вещественному и наоборот. Можно привести класс Student к классу User и так далее. Очевидно, что приводить строку к числу бесполезно, так как это разные объекты. В таком случае обычно пользуются специальными операциями.
У более менее опытных пользователей может возникнуть следующий вопрос:

Int b = 3;
double a = b;//преобразование типов 1
b = (int) a;//преобразование типов 2

Почему типу данных double можно присваивать тип данных int и компилятор не выдаст ошибку, а для того, чтобы double привести в int нужно явно указать тип? Оказывается безопасные преобразования, например от int к double или от сына к родителю называют расширяющими, т.е мы даем типу данных с более низкими возможностями расширится, например целому типу данных, даем возможность становится вещественным, расширяя его область применения. Преобразование называется расширяющим, если тип данных к которому мы приводим включает в себя тип данных который мы хотим привести для базовых типов.
Сужающие преобразования всегда связаны с некоторой потерей информации, например преобразовывая от double к int мы теряем все значения после запятой, что вызывает опасения у компьютера и только явное указание типа данных может уверить его, что мы делаем это преобразование в здравом уме и твердой памяти.
Рассмотрим еще раз пример с фигурами:

Public class Shape {
}
public class Square extends Shape {
}
Square square;
Shape shape = square;//расширяющие преобразование
square = shape;//сужающие преобразование

Казалось бы преобразовывая от сына к родителю мы наоборот сужаемся, а не расширяемся, в чем причина? А причина состоит в том, что на самом деле класс Square содержит всю информацию класса Shape и преобразовываясь от сына к отцу, мы только теряем информацию специфичную для сына, которая в данный момент может быть не важна, но преобразовываясь от Shape к Square мы можем получить такую ситуацию, что у нас просто нет данных, необходимой для работы класса, например у нас нет размера квадрата, если говорить о примере выше.
И в завершении урока рассмотрим оператор instanceof, он возвращает true если объект имеет заданный тип:

If(new Square() instanceof Shape){//false