Краткий ответ

weak применима к экземплярам классов и class-bound протоколам, потому что она отслеживает время жизни ссылочного объекта и автоматически становится nil после его уничтожения. Значение-типы не имеют отдельного управляемого ARC-объекта с общей идентичностью, поэтому обнулять такую ссылку нечему.

Optional не меняет категорию типа: опциональный Int, String или пользовательский struct остаётся значением, а не слабой ссылкой.

Исторический контекст

ARC решает задачу автоматического управления временем жизни ссылочных объектов: сильные ссылки владеют объектом, а слабые позволяют ссылаться на него без продления его жизни. Для корректной работы weak среда выполнения должна знать, какой объект уничтожен, и обнулить все зарегистрированные слабые ссылки.

Значение-типы используют другую модель. Они копируются как значения, а их время жизни связано с содержащим их хранилищем, областью действия или владельцем. Им не требуется отдельный механизм общего счётчика ссылок и автоматического обнуления псевдоссылок.

Постановка проблемы

Попытка применить weak к структуре, перечислению или базовому значению приводит к ошибке компиляции. Нельзя получить слабую ссылку на значение, добавив к нему Optional: опциональность означает наличие или отсутствие значения, но не владение и не наблюдение за уничтожением объекта.

Если выбрать неверную модель, можно ожидать автоматического обнуления копии или освобождения ресурса при исчезновении исходной переменной. Для значений это неверно: копия существует независимо, а содержащиеся внутри неё сильные ссылки на классы управляются отдельно.

Подробное решение

ARC учитывает жизненный цикл экземпляров классов. Сильная ссылка увеличивает их количество владельцев, а уничтожение последнего владельца делает объект доступным для освобождения. weak не владеет объектом и поддерживает специальную связь, которую runtime может обнулить при уничтожении объекта.

У значения нет такой общей объектной идентичности, на которую могла бы указывать weak-ссылка. Структура может быть скопирована, перемещена или встроена в другой объект, поэтому понятие «обнулить ссылку на уничтоженное исходное значение» не соответствует её семантике.

При этом значение-тип может содержать свойство ссылочного типа. В таком случае ARC управляет не самой структурой, а классом внутри неё. Копирование структуры копирует это свойство и обычно создаёт ещё одну сильную ссылку на тот же экземпляр класса.

Если нужно выразить необязательное значение, используйте Optional. Если требуется совместно наблюдаемая идентичность и слабые ссылки, представьте сущность классом. Если класс-обёртка введён только ради владения, это добавляет косвенное обращение и усложняет модель, поэтому его стоит применять лишь при реальной необходимости.

Ситуация из практики

В приложении есть результат анализа изображения как структура. Компонент кэширования хочет хранить его «слабо», чтобы результат исчезал автоматически после удаления владельца.

Возможны такие варианты:

хранить структуру напрямую — просто и быстро, но кэш владеет копией и не получает автоматического сигнала о времени жизни какого-либо исходного значения;
хранить идентификатор результата — не создаёт владения, но требует отдельного хранилища и обработки отсутствующего объекта;
превратить результат в класс — позволяет использовать weak, но добавляет ссылочную семантику, синхронизацию доступа и косвенность;
использовать класс-обёртку над структурой — сохраняет данные как значение внутри объекта и даёт объектную идентичность, но увеличивает сложность.

Если результат действительно является самостоятельной сущностью, которую несколько компонентов должны наблюдать и не владеть ею, разумен класс или обёртка. Если это просто данные кэша, лучше хранить их напрямую с явной политикой вытеснения: попытка имитировать weak для значения обычно маскирует неверную модель владения.

Что кандидаты часто упускают

Достаточно ли сделать значение опциональным, чтобы получить поведение weak?

Нет. Optional хранит либо значение, либо nil, но не отслеживает внешний жизненный цикл. Если значение скопировано в несколько мест, изменение или исчезновение одной переменной не обнулит остальные копии.

Что произойдёт, если структура содержит свойство ссылочного типа?

ARC будет управлять экземпляром класса, находящимся в этом свойстве. Копирование структуры создаёт копию свойства-ссылки, поэтому экземпляр класса обычно получает дополнительного сильного владельца. Это не делает саму структуру ARC-объектом и не позволяет объявить слабую ссылку на её значение.

Можно ли использовать weak для экономии памяти при работе с большими структурами?

Нет. weak не является механизмом уменьшения размера или стоимости копирования значения. Для больших данных применяют подходящие структуры хранения, copy-on-write, идентификаторы или явный кэш; класс-обёртку выбирают только тогда, когда нужна общая идентичность и управляемое ссылочное владение.