소켓 시작하기
개념부터 빌드와 실행까지

소켓은 프로그램이 사용하는 통신 끝점입니다

프로그램은 운영체제에 요청해 데이터를 보내고 받습니다. 이때 통신의 끝점으로 사용하는 자원이 소켓(socket)입니다. 소켓을 만들고 사용하는 작업을 요청하는 함수들을 소켓 API라고 합니다.

socket()은 소켓을 만들고 식별자를 반환합니다. Windows에서는 이를 SOCKET sock에, Linux에서는 int fd에 저장합니다. 이 식별자는 IP 주소, 포트 번호, 메모리 주소와는 다른 값입니다.

TCP 통신에서는 소켓 생성 뒤에 주소 설정, 연결 또는 연결 수락, 송수신이 이어집니다. 이번 프로그램은 이 중 생성과 정리만 실행하므로 상대 주소와 포트, 별도의 서버가 필요하지 않습니다.

소켓 생성과 정리의 실행 순서

두 운영체제 모두 소켓을 생성하고 사용이 끝나면 닫습니다. Windows에서는 그 앞뒤에 Winsock 사용을 시작하고 끝내는 단계가 추가됩니다. 아래는 모든 호출이 성공했을 때의 실행 순서입니다.

초기화가 실패하면 소켓 생성으로 넘어가지 않고, 생성이 실패하면 소켓 닫기를 건너뜁니다. 따라서 반환값을 확인한 뒤 다음 단계로 이동해야 합니다.

Windows에서는 Winsock을 먼저 초기화합니다

Winsock은 Windows의 소켓 API입니다. WSAStartup()은 사용할 버전을 요청하고 초기화 결과를 구조체에 기록합니다. Linux의 기본 소켓 API에는 이 초기화 단계가 없습니다.

WSADATA wsa;
int result = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsa);
if (result != 0) {
    fprintf(stderr, "WSAStartup failed: %d\n", result);
    return 1;
}

wsa의 자료형은 WSADATA이며, 구조체 변수입니다. &wsa는 그 변수의 주소입니다. 이 주소를 받은 함수가 구조체에 초기화 결과를 기록합니다. MAKEWORD(2, 2)는 하위 바이트에 주 버전, 상위 바이트에 부 버전을 넣습니다.

초기화 성공 후 LOBYTE(wsa.wVersion)과 HIBYTE(wsa.wVersion)으로 합의된 버전의 두 부분을 읽습니다. 아래 전체 코드는 두 값이 2인지 확인한 뒤 소켓을 만듭니다. 버전이 맞지 않아 종료할 때도 초기화에 성공했다면 Winsock 사용을 정리합니다.

WSAStartup() 실패의 원인은 반환값 자체에 있습니다. 이 경우 WSAGetLastError()로 다시 조회하지 않습니다. 성공한 초기화 한 번에는 WSACleanup() 한 번을 대응시킵니다.

socket()의 세 인자로 통신 방식을 지정합니다

사용할 주소 체계와 데이터 전달 방식을 정하면 운영체제가 소켓을 생성합니다. 이번 실습은 IPv4의 TCP 소켓을 만듭니다.

SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

TCP는 연결을 맺은 뒤 순서 있는 바이트 스트림을 전달합니다. UDP는 데이터그램 단위를 유지하지만 도착·순서·중복 방지를 보장하지 않습니다. IPv4와 IPv6는 주소 체계이고, TCP와 UDP는 전송 프로토콜이므로 서로 다른 선택입니다.

반환값은 운영체제에 맞는 타입에 저장합니다

Windows의 SOCKET을 임의로 int에 넣으면 값이 잘릴 수 있습니다. Linux에서는 0도 유효한 fd이므로 if (!fd) 대신 if (fd == -1)로 실패를 검사합니다.

반환값 확인과 오류 처리 순서

오류 처리는 함수가 실패했는지 판단하고, 원인을 보관한 뒤, 다음 동작을 결정하는 과정입니다. 실패했을 때는 다음 작업 대신 종료나 복구 경로로 진행합니다.

원본은 오류 확인 방식에 따라 함수를 세 가지로 분류합니다: 오류 확인이 필요 없는 함수, 반환값 자체가 오류 코드인 함수, 반환값과 별도 오류 코드를 함께 확인하는 함수. 위 표는 이 장에서 사용하는 함수의 확인 방법입니다.

SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (sock == INVALID_SOCKET) {
    int error = WSAGetLastError();
    report_error("socket", error);
    /* 호출한 쪽에서 Winsock 정리와 종료를 이어서 처리한다. */
}

int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
if (fd == -1) {
    int error = errno;
    fprintf(stderr, "socket: %d (%s)\n", error, strerror(error));
    return 1;
}

성공한 단계까지만 정리합니다

Winsock 초기화와 소켓 생성은 서로 다른 단계입니다. 종료할 때는 실제로 확보한 자원을 확인하고 정리합니다. Windows에서는 소켓을 먼저 닫고 Winsock 사용을 마칩니다.

closesocket()은 소켓 하나를 닫습니다. WSACleanup()은 Winsock 사용을 종료합니다.

예를 들어 초기화에 한 번 성공한 뒤 소켓을 세 개 만들었다면, 세 소켓을 각각 닫고 그 초기화에 대응하는 WSACleanup()을 한 번 호출합니다.

아래 Windows 전체 코드에서는 status에 프로그램의 최종 성공·실패를 기록합니다. 초기화가 성공한 뒤 오류가 생기면 status = 1로 바꾸고 공통 정리 지점까지 진행합니다. 오류가 생겨도 정리 코드를 거친 뒤 종료하는 구조입니다.

이번 예제는 기본 블로킹 소켓을 생성한 뒤 바로 닫습니다. 연결된 소켓의 남은 데이터, 논블로킹 동작, linger 설정은 이후 통신 단계에서 다룹니다. 닫은 식별자는 이전 소켓을 가리키는 값으로 다시 사용하지 않습니다.

소스 파일을 구성 단위로 나누어 읽습니다

두 파일은 각각 Windows와 Linux에서 실행할 수 있는 예제입니다. 사용할 운영체제에 맞는 파일 하나를 선택합니다. 오류 메시지 처리와 정리 결과 확인을 포함한 보충 예제입니다.

Windows 파일: 헤더 → 보조 함수 → main

main()의 초기화 실패는 즉시 return 1;로 끝납니다. 초기화 성공 뒤의 버전 불일치나 소켓 오류는 status = 1;로 기록하고 마지막 WSACleanup()을 거칩니다. 정상 경로에서는 0을 반환합니다.

#include <winsock2.h>
#include <windows.h>
#include <stdio.h>

/* MSVC는 pragma, MinGW/Dev-C++는 빌드 명령의 -lws2_32로 링크한다. */
#ifdef _MSC_VER
#pragma comment(lib, "ws2_32.lib")
#endif

/* 오류 코드를 먼저 저장한 뒤 전달한다. 이 함수는 종료하지 않는다. */
static void report_error(const char *where, int error)
{
    char *message = NULL;
    DWORD length = FormatMessageA(
        FORMAT_MESSAGE_ALLOCATE_BUFFER | FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM
            | FORMAT_MESSAGE_IGNORE_INSERTS,
        NULL, (DWORD)error, 0, (LPSTR)&message, 0, NULL);

    if (length != 0 && message != NULL) {
        fprintf(stderr, "%s: %d (%s)\n", where, error, message);
    } else {
        fprintf(stderr, "%s: %d (message unavailable)\n", where, error);
    }

    if (message != NULL) {
        LocalFree(message);
    }
}

int main(void)
{
    WSADATA wsa;
    int status = 0;

    /* 실패 코드는 WSAStartup의 반환값 자체에 있다. */
    int result = WSAStartup(MAKEWORD(2, 2), &wsa);
    if (result != 0) {
        report_error("WSAStartup", result);
        return 1;
    }

    printf("Winsock %u.%u initialized\n",
        (unsigned)LOBYTE(wsa.wVersion), (unsigned)HIBYTE(wsa.wVersion));

    /* 이 예제는 Winsock 2.2를 사용한다. 성공한 초기화는 정리한다. */
    if (LOBYTE(wsa.wVersion) != 2 || HIBYTE(wsa.wVersion) != 2) {
        fprintf(stderr, "Winsock 2.2 is required\n");
        status = 1;
    } else {
        /* 소켓 자원만 생성한다. 연결이나 데이터 송수신은 하지 않는다. */
        SOCKET sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (sock == INVALID_SOCKET) {
            int error = WSAGetLastError();
            report_error("socket", error);
            status = 1;
        } else {
            puts("TCP socket created (not connected)");

            /* 생성에 성공한 소켓만 닫는다. 오류는 즉시 저장한다. */
            if (closesocket(sock) == SOCKET_ERROR) {
                int error = WSAGetLastError();
                report_error("closesocket", error);
                status = 1;
            } else {
                puts("Socket closed");
            }
        }
    }

    /* 초기화가 성공한 모든 경로는 이곳에서 한 번 정리한다. */
    if (WSACleanup() == SOCKET_ERROR) {
        int error = WSAGetLastError();
        report_error("WSACleanup", error);
        status = 1;
    } else {
        puts("Winsock cleaned up");
    }

    return status;
}

Linux 파일: 헤더 → 생성과 닫기를 수행하는 main

Linux 예제에는 Winsock 초기화·버전 확인·종료 단계가 없습니다. 오류 출력은 main() 안에 있습니다. 소켓 식별자는 SOCKET 별칭 대신 int fd를 사용합니다.

#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(void)
{
    /* Linux에서는 Winsock 초기화가 필요 없다. */
    int fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    if (fd == -1) {
        int error = errno;
        fprintf(stderr, "socket: %d (%s)\n", error, strerror(error));
        return 1;
    }

    printf("TCP socket created: fd=%d (not connected)\n", fd);

    /* fd의 값은 실행마다 다를 수 있다. 한 번 닫은 번호는 재사용하지 않는다. */
    if (close(fd) == -1) {
        int error = errno;
        fprintf(stderr, "close: %d (%s)\n", error, strerror(error));
        return 1;
    }

    puts("Socket closed");
    return 0;
}

두 파일 모두 별도의 common.h 없이 빌드됩니다. 여러 파일로 나누려면 헤더에 선언을, 함수 구현은 .c에 둡니다. 실행 프로그램 하나에는 main()도 하나만 포함해야 합니다.

실행 파일을 만든 뒤, 프로그램을 실행합니다

C 소스를 컴파일하고 필요한 라이브러리와 링크해 실행 파일을 만드는 과정을 빌드라고 합니다. 그 파일을 운영체제에서 시작하는 것이 실행입니다.

컴파일할 때: #include <winsock2.h>로 함수 선언과 타입을 읽습니다. 컴파일러가 함수의 인자와 반환값을 확인하는 데 필요한 정보입니다.

링크할 때: MinGW의 -lws2_32로 Winsock 라이브러리를 지정합니다. 헤더를 포함하는 것과 라이브러리를 연결하는 것은 별도 단계입니다.

실행할 때: 이 프로그램은 Windows가 제공하는 Winsock DLL을 사용합니다.

gcc -std=c11 -Wall -Wextra -Wpedantic -g -O0 -c winsock_lifecycle.c -o winsock_lifecycle.o

gcc winsock_lifecycle.o -o winsock_lifecycle.exe -lws2_32

.\winsock_lifecycle.exe
$LASTEXITCODE

Winsock 2.2 initialized
TCP socket created (not connected)
Socket closed
Winsock cleaned up
0

gcc -std=c11 -Wall -Wextra -Wpedantic -g -O0 winsock_lifecycle.c -o winsock_lifecycle.exe -lws2_32

gcc -std=c17 -Wall -Wextra -Wpedantic -g -O0 -c posix_lifecycle.c -o posix_lifecycle.o
gcc posix_lifecycle.o -o posix_lifecycle

./posix_lifecycle
echo $?

TCP socket created: fd=3 (not connected)
Socket closed
0

gcc -std=c17 -Wall -Wextra -Wpedantic -g -O0 posix_lifecycle.c -o posix_lifecycle

명령 옵션과 결과 확인

빌드에 성공한 프로그램도 실행 중 초기화나 소켓 생성에 실패할 수 있습니다. 소켓 생성 성공은 TCP 연결이나 송수신 성공을 뜻하지 않습니다. 빌드 결과, 실행 출력, 종료 코드를 각각 확인합니다.

오류가 발생한 단계를 먼저 구분합니다

실행 파일이 만들어지지 않는 문제와 실행 중 소켓 함수가 실패하는 문제는 원인이 다릅니다. 메시지가 나온 단계를 먼저 찾고 그 단계의 입력과 설정을 확인합니다.

Linux에서 실패 경로 관찰하기

내려받은 파일을 복사해 실험용 사본 posix_failure.c를 만듭니다.

사본에서 socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0)을 socket(-1, SOCK_STREAM, 0)으로 바꿉니다. 지원하지 않는 주소 체계를 주어 소켓 생성 실패를 관찰하는 실험입니다.

gcc -std=c17 -Wall -Wextra -Wpedantic -g -O0 posix_failure.c -o posix_failure
./posix_failure
echo $?

빌드에 성공한 뒤 실행하면 socket:으로 시작하는 오류 설명과 종료 코드 1을 예상할 수 있습니다. 오류 번호와 문구는 환경마다 다를 수 있습니다. 생성에 실패했으므로 성공 메시지와 Socket closed는 출력되지 않는지 확인합니다.

개념과 실행 흐름 확인

운영체제에 맞는 소스를 선택합니다

Windows에서는 Winsock 예제를, Ubuntu에서는 POSIX 예제를 내려받습니다. 페이지의 전체 코드와 같은 파일이며, 두 파일 모두 UTF-8입니다. 별도로 작성할 헤더 파일은 없습니다.

먼저 전체 소스의 구성을 읽고, 컴파일·빌드·실행의 해당 환경 안내를 따릅니다. 출력은 그 절의 예상 결과와 비교합니다. 실패가 발생하면 문제 해결에서 단계를 구분해 확인합니다.

원본 범위와 참고 문서

2-2장 강의 자료: ch02_TCP_소켓시작하기_2.pdf 29쪽. 한 PDF 쪽에 슬라이드 두 장이 있어 PDF 쪽 번호와 인쇄된 슬라이드 번호는 다릅니다.

원본의 “실습 2-1”은 교재 실습 번호이며 이 사이트의 강의 구분 “2-1”과 별개입니다.

전체 코드, 오류 코드 보관, 실패 경로 도식·체험, 정리 결과 확인은 보충 자료입니다.

• Microsoft · WSAStartup — 반환값, 버전 협상, 성공한 초기화와 종료의 대응.
• Microsoft · WSAGetLastError — 스레드별 오류 상태.
• Microsoft · FormatMessageA — 버퍼 할당·반환값·메모리 해제.
• Microsoft · socket, closesocket, WSACleanup — 생성과 정리.
• Linux man-pages · socket(2), close(2), errno(3), strerror(3) — Linux의 반환값·오류·문자열.
• GCC · 전체 처리 단계와 -c/-o, 링크 옵션 — 오브젝트 생성과 라이브러리 지정.