В каких случаях структура хранится в куче в Swift

Что проверяют

Понимаете ли вы, что место хранения определяется не видом типа, а контекстом, в котором живёт значение. Следом обычно спрашивают про existential container и про то, почему копирование большой структуры бывает дорогим.

Как отвечать

Начните с поправки к мифу: value type означает семантику копирования, а не «всегда на стеке». Локальная структура, которая не убегает из области видимости, обычно лежит на стеке или в регистрах. В кучу она попадает в таких случаях:

• свойство класса: структура хранится внутри экземпляра класса, а он в куче;
• захват замыканием: @escaping-замыкание копирует захваченное значение в свой контекст в куче, а изменяемую переменную компилятор выносит в отдельный бокс, чтобы замыкание и функция видели одно значение;
• existential (any Protocol, Any): у контейнера встроенный буфер на три машинных слова. Значение, которое в него не помещается, размещается в куче, а контейнер хранит ссылку;
• элементы коллекций: Array, Dictionary, Set держат элементы в буфере в куче с copy-on-write;
• indirect enum: рекурсивный случай хранится в боксе в куче.

Отдельно скажите про вложенные ссылки. Сама структура может жить на стеке, но её поля String, Array или ссылка на класс указывают в кучу. Короткие строки до 15 байт UTF-8 помещаются в саму String, длинные уходят в буфер. Каждое копирование такой структуры увеличивает счётчики ссылок, поэтому структура с десятком ссылочных полей копируется заметно дороже, чем кажется.

Аллокации видно в Instruments, шаблон Allocations. Компилятор при оптимизации иногда убирает бокс и оставляет значение на стеке, так что точная картина зависит от сборки.

Где спотыкаются

Утверждают, что inout копирует структуру в кучу. inout означает семантику «скопировать внутрь и записать обратно», а на практике компилятор обычно передаёт адрес, никакой кучи тут нет.

Говорят, что Any это ссылочный тип. Это экзистенциальный контейнер, и куча появляется только для значений крупнее встроенного буфера.

Считают, что замена класса на структуру автоматически убирает ARC. Если внутри лежат ссылочные поля, retain и release никуда не деваются.