형변환

대입 연산 시: 오른쪽 식의 타입이 왼쪽 객체의 타입과 다르면, 그 객체를 초기화하거나 대입하는 데 필요한 변환이 적용됩니다.

int num_int = 10;
double num_double = num_int; // 값 10은 double로 정확히 표현된다.
std::cout << "num_double: " << num_double << std::endl; // 기본 서식 출력: 10

이 예시의 값 10은 보존되지만, 모든 int 값이 모든 부동 소수점 형식에서 정확히 표현된다고 일반화할 수는 없습니다.

반대로 부동 소수점 값을 정수 객체에 넣으면 소수부를 버립니다. 잘린 값이 대상 정수 타입으로 표현되지 않으면 동작이 정의되지 않으며, 일반 대입에서 진단을 내보낼지는 컴파일러 옵션에 달려 있습니다.

double pi = 3.141592;
int integer_pi = pi; // pi (double)가 integer_pi (int)로 암시적 형 변환됨
                      // 표현 가능한 값이므로 소수부를 버려 3이 된다.
std::cout << "integer_pi: " << integer_pi << std::endl; // 출력: 3

산술 연산 시: 많은 이항 산술 연산자는 피연산자에 일반 산술 변환(usual arithmetic conversions)을 적용해 하나의 공통 타입을 만들고, 그 타입으로 연산합니다.

작은 정수 타입이나 bool이 int 또는 unsigned int로, float가 double로 바뀌는 일부 규칙만 승격(Promotion)이라고 부릅니다. 서로 다른 임의의 산술 타입을 공통 타입으로 맞추는 전체 과정을 모두 승격이라고 하지는 않습니다.

int a = 10;
double b = 3.5;
double result = a + b; // a (int)가 double로 암시적 형 변환된 후 b와 더해짐
                       // 공통 타입과 결과 타입은 double
std::cout << "result: " << result << std::endl; // 출력: 13.5

함수 호출 시: 함수의 매개변수 타입과 전달하는 인자의 타입이 다를 때, 매개변수 타입으로 자동 변환됩니다.

이 변환도 값의 범위와 정밀도를 자동으로 보장하지는 않으므로 API 경계에서 대상 타입의 계약을 확인해야 합니다.

void printNumber(double num) {
    std::cout << "받은 숫자: " << num << std::endl;
}

int main() {
    int my_int = 123;
    printNumber(my_int); // my_int (int)가 num (double)로 암시적 형 변환됨
    return 0;
}

char와 bool의 정수형 변환: char는 정수 타입이며 sizeof(char)는 항상 1이지만, 한 바이트의 비트 수는 CHAR_BIT가 정하므로 반드시 8비트인 것은 아닙니다. 작은 정수 타입은 정수 승격 규칙에 따라 int가 모든 값을 표현할 수 있으면 int로, 그렇지 않으면 unsigned int로 승격됩니다. bool은 승격될 때 false가 0, true가 1이 됩니다.

char ch = 'A';
int code_unit = ch; // 현재 구현의 ordinary literal encoding 값으로 승격
std::cout << "code unit of 'A': " << code_unit << std::endl; // 값은 실행 문자 인코딩에 달려 있다.

bool flag = true;
int boolean_int = flag; // flag (bool)가 int로 변환 (true -> 1)
std::cout << "boolean_int: " << boolean_int << std::endl; // 출력: 1

C-스타일 캐스팅 (C-style Casting): 가장 오래되고 단순한 형태의 캐스팅입니다.

괄호 안에 변환하고자 하는 타입을 명시합니다.

int numerator = 10;
int denominator = 3;

// (double) numerator를 사용하여 정수 나눗셈이 아닌 실수 나눗셈을 유도
double result = (double)numerator / denominator;
std::cout << "result (C-style cast): " << result << std::endl; // 실수 나눗셈 결과

이 표기는 문맥에 따라 const_cast, static_cast 또는 reinterpret_cast에 해당하는 변환이나 그 조합을 시도할 수 있어, 어떤 종류의 위험을 받아들이는지 이름만으로 드러나지 않습니다.

C++ 코드에서는 변환 의도를 더 좁게 드러내는 이름 있는 캐스팅 연산자를 우선 검토합니다.

C++ 스타일 캐스팅 (C++-style Casting): C++은 허용하는 변환의 종류를 용도별로 나눈 네 가지 캐스팅 연산자를 제공합니다.

이름이 의도를 좁혀 검색과 검토를 돕지만, 캐스트 자체가 값의 범위·객체 수명·실제 동적 타입을 자동으로 안전하게 만들어 주지는 않습니다.

• static_cast<new_type>(expression): 가장 흔히 사용되는 캐스팅 연산자입니다.

  숫자·열거형 변환, 명시적으로 허용된 생성·변환, 일부 상속 관계처럼 표준이 정한 static_cast 규칙에 맞는 변환에 사용됩니다.

  변환 형식이 허용되는지는 컴파일 시점에 검사하지만, 숫자의 범위·정밀도나 수동 다운캐스트가 실제 객체와 맞는지는 별도로 확인해야 합니다.

  정보 손실이 발생할 수 있는 변환(예: double에서 int)도 허용하지만, 명시적이기 때문에 프로그래머의 의도를 명확히 합니다.

  int i_val = 10;
  double d_val = 3.14;
  
  int cast_to_int = static_cast<int>(d_val); // double -> int (정보 손실)
  double cast_to_double = static_cast<double>(i_val); // int -> double
  char char_from_int = static_cast<char>(65); // int -> char, 표시 문자는 실행 문자 인코딩에 따름
  
  std::cout << "static_cast<int>(3.14): " << cast_to_int << std::endl; // 출력: 3
  std::cout << "static_cast<double>(10): " << cast_to_double << std::endl; // 기본 서식 출력: 10
  std::cout << "static_cast<char>(65): " << char_from_int << std::endl;

• dynamic_cast<new_type>(expression): 주로 다형성(Polymorphism)을 사용하는 클래스 계층 구조에서 런타임에 다운캐스팅이나 교차 캐스팅을 검사할 때 사용됩니다.

  검사에 실패하면 포인터 대상은 nullptr이 되고 참조 대상은 std::bad_cast를 던집니다.

  나중에 객체 지향 프로그래밍을 배울 때 중요하게 다룰 것입니다.

• const_cast<new_type>(expression): 비슷한 포인터·참조 타입 사이에서 cv 한정자를 조정할 때 사용됩니다. const를 추가하는 일반적인 변환은 보통 암시적으로 가능하므로, 실제로는 오래된 API 경계처럼 한정자를 제거해야 하는 제한된 상황에서 주로 보입니다.

  캐스트 결과가 같은 객체를 가리키더라도, 원래부터 const인 객체를 그 결과를 통해 수정하면 동작이 정의되지 않습니다.

• reinterpret_cast<new_type>(expression): 표준이 열거한 포인터·정수·함수 포인터 등의 저수준 매핑에 사용됩니다.

  이름과 달리 언제나 같은 비트 패턴을 다른 값 타입으로 복사하는 연산은 아닙니다. 매핑은 구현 정의이거나 명시되지 않을 수 있고, 변환된 포인터로 객체에 접근하거나 함수를 호출할 수 있는지는 정렬·수명·type-accessibility·call-compatibility 같은 별도 전제에 달려 있습니다.

  ABI나 장치 경계처럼 외부 계약이 이 매핑을 요구하고 모든 전제를 문서화할 수 있을 때만 제한적으로 사용합니다.