以下は想像ですが。
iCloudフォトライブラリをセットすると、iPhoneストレージの空きを見つつ、内蔵の写真は徐々に低解像度になっていくだろう。
Googleフォトは、iCloud側を知らないので、独自に、内蔵写真をアップロードし始める。アップロードのためには圧縮するだろうから、その作業用に一時的に内蔵ストレージの空きは減少する。内蔵写真を低解像度化するかどうかは知らないが、全面的にアップロードしサーバでの管理を主とするなら、内蔵写真は低解像度に置き換えられるだろう。アップロードの対象は、内蔵写真だろうから、iCloudフォトライブラリにより低解像度化されたものは、低解像度のままでアップロードされるだろう。
Googleフォトを中止し、iCloudフォトライブラリに再度、戻した場合、Googleフォトで扱われた写真と、iCloudフォトライブラリにアップロード済みの写真で同一のものがどう扱われるかは、プログラミング次第。運が良ければ、重複するのかな。
ということで、基本的には、写真は、何かをするたびに、iPhoneのモニタサイズに最適化した低画質になりそうですけど。元の画質の写真は、サーバにしかないので、パソコンでアクセスして取り返すしかなさそう。
iCloudに元画像のバックアップなんてものは無いと思う。
何かでiPhone側にダウンロードされることも無いと思う。
手動で端末内の写真を最適化するには、個別に編集するしかないのでは。