Почему стек быстрее кучи?

Разница в скорости между стеком и кучей связана не с языком программирования, а с устройством памяти и правилами её использования.

Простота управления памятью в стеке

В стеке:

• память выделяется последовательно

• освобождение происходит автоматически при выходе из области видимости

• не требуется поиск свободного блока

Фактически операция выглядит как:

• сдвиг указателя стека вперёд

• сдвиг назад при выходе из функции

Это крайне дешёвые операции.

Сложность управления памятью в куче

В куче ситуация иная:

• память выделяется динамически

• нужно найти подходящий участок

• требуется учёт фрагментации

• часто нужна синхронизация между потоками

Кроме того, в iOS:

• heap тесно связан с ARC

• увеличение и уменьшение счётчика ссылок тоже имеет стоимость

Кэш и локальность данных

Стек:

• обычно компактный

• имеет хорошую пространственную локальность

• эффективно попадает в CPU cache

Heap:

• может быть фрагментирован

• объекты разбросаны в памяти

• хуже кэшируется

Практическое значение для Swift

Поэтому в Swift:

• value types стараются размещать в стеке

• копирование значений часто дешевле, чем кажется

• классы используются осознанно

Вывод

Стек быстрее кучи из-за простой модели управления памятью и лучшей работы с кэшем. Heap гибче, но эта гибкость оплачивается производительностью.