14. Когда value type оказывается в куче, а не на стеке?

Ответ

1. Свойство класса

Если тип значения хранится в свойстве класса, он лежит внутри экземпляра этого класса. Экземпляр размещается в куче, поэтому и значение оказывается там же.

// Value Type
struct Point {
    var x = 1
}

// Reference Type
class Holder {
	// Структура живет в куче
    var point = Point()
}

2. Замыкание

Если замыкание захватывает тип значения и это замыкание вызывают после выхода из функции, значение уже нельзя держать на стеке. Swift сохраняет его в куче, и замыкание продолжает работать с ним.

// Value Type
struct Progress {
    let step = 1
}

// Reference Type
var getNextStepClosure: ((Int) -> Int)!

func initProgress() {
    let progress = Progress()
    getNextStepClosure  = { value in
        // Замыкание извне захватывает структуру и держит её в куче.
        return value + progress.step
    }
}

initProgress() // Функция завершилась
// Замыкание и Progress продолжают жить
print(getNextStepClosure(1)) // 2
print(getNextStepClosure(2)) // 3

3. Тип протокола

Если тип значения кладут в переменную типа протокола, Swift упаковывает его в экзистенциальный контейнер.

Экзистенциальный контейнер это некая упаковка для протокола. Компилятор не знает конкретный тип, который будет подписан под этот протокол, а значит, и не знает его размер. Поэтому для любого значения резервируется одинаковый объём памяти.

Если значению хватает зарезервированного места, оно лежит прямо в контейнере. Если не влезает, то компилятор размещает само значение в куче, а в контейнер кладёт ссылку на него.

protocol Shape {}

struct Polygon: Shape {
    var a = 1
    var b = 2
    var c = 3
    var d = 4
}

// Polygon не влезает в контейнер, поэтому само значение лежит в куче
let shape: any Shape = Polygon()

Дополнительные вопросы

1. Размер влияет на размещение, когда тип значения хранят как протокол. Если значение не влезает в экзистенциальный контейнер, само значение оказывается в куче. Обычную структуру в переменной компилятор на кучу из-за размера не переносит: она остаётся на стеке.