“我知道引用是语法糖，所以代码更容易读写”

这引用不是实现指针的另一种方式，尽管它涵盖了大量的指针用例。指针是一种数据类型——通常指向实际值的地址。然而，它可以设置为零，或者使用地址算术等设置在地址之后的几个位置。对于具有自己值的变量，引用是“语法糖”。

C只有传递值语义。获取变量引用的数据的地址并将其发送到函数是一种通过“引用”传递的方法。引用通过“引用”原始数据位置本身在语义上简化了这一过程。因此：

int x = 1;
int *y = &x;
int &z = x;

Y是一个int指针，指向存储x的位置。X和Z表示相同的存储位置（堆栈或堆）。

很多人谈论过这两个（指针和引用）之间的区别，好像它们是同一个东西，用法不同一样。它们完全不同。

1） “指针可以被重新分配任意次数，而引用在绑定后不能被重新分配。”--指针是指向数据的地址数据类型。引用是数据的另一个名称。因此，您可以“重新分配”引用。你不能重新分配它所指的数据位置。就像你不能更改“x”所指的位置一样，你也不能更改“z”。

x = 2;
*y = 2;
z = 2;

相同的。这是一次重新分配。

2） “指针不能指向任何地方（NULL），而引用总是指向对象”——同样令人困惑。引用只是对象的另一个名称。空指针表示（语义上）它没有引用任何内容，而引用是通过表示它是“x”的另一个名称来创建的。自从

3） “你不能像用指针那样获取引用的地址”——是的，你可以。再次带着困惑。如果您试图查找用作引用的指针的地址，这是一个问题——因为引用不是指向对象的指针。他们就是目标。所以你可以得到对象的地址，也可以得到指针的地址。因为它们都在获取数据的地址（一个是对象在内存中的位置，另一个是指向对象在内存位置的指针）。

int *yz = &z; -- legal
int **yy = &y; -- legal

int *yx = &x; -- legal; notice how this looks like the z example.  x and z are equivalent.

4） “这里没有“引用算术”——同样有点混淆——因为上面的例子中z是对x的引用，因此两者都是整数，所以“引用”算术意味着例如将x引用的值加1。

x++;
z++;

*y++;  // what people assume is happening behind the scenes, but isn't. it would produce the same results in this example.
*(y++);  // this one adds to the pointer, and then dereferences it.  It makes sense that a pointer datatype (an address) can be incremented.  Just like an int can be incremented. 

引用永远不能为NULL。

我觉得还有一点还没有在这里讨论。

与指针不同，引用在语法上等同于它们所引用的对象，即可以应用于对象的任何操作都适用于引用，并且具有完全相同的语法（当然，初始化是例外）。

虽然这可能看起来很肤浅，但我认为这一特性对于一些C++特性来说至关重要，例如：

模板。因为模板参数是鸭子类型的，所以类型的语法财产才是最重要的，所以通常同一个模板可以同时用于T和T&。（或std:：reference_wrapper＜T＞，它仍然依赖于隐式转换至T&）覆盖T&和T&&的模板更为常见。L值。考虑语句str[0]=“X”；如果没有引用，它只适用于c字符串（char*str）。通过引用返回字符允许用户定义的类具有相同的符号。复制构造函数。从语法上讲，将对象传递给复制构造函数是有意义的，而不是传递给对象的指针。但复制构造函数无法按值获取对象，这将导致对同一复制构造函数的递归调用。这将引用作为此处的唯一选项。操作员过载。通过引用，可以在保留相同的中缀符号的同时，将间接指向引入运算符调用，例如运算符+（const T&a，const T&b）。这也适用于常规重载函数。

这些点赋予了C++和标准库相当大的一部分权力，因此这是参考文献的一个重要属性。

这个程序可能有助于理解问题的答案。这是一个引用“j”和指向变量“x”的指针“ptr”的简单程序。

#include<iostream>

using namespace std;

int main()
{
int *ptr=0, x=9; // pointer and variable declaration
ptr=&x; // pointer to variable "x"
int & j=x; // reference declaration; reference to variable "x"

cout << "x=" << x << endl;

cout << "&x=" << &x << endl;

cout << "j=" << j << endl;

cout << "&j=" << &j << endl;

cout << "*ptr=" << *ptr << endl;

cout << "ptr=" << ptr << endl;

cout << "&ptr=" << &ptr << endl;
    getch();
}

运行程序并查看输出，您就会明白。

另外，抽出10分钟观看以下视频：https://www.youtube.com/watch?v=rlJrrGV0iOg

引用与指针非常相似，但它们是专门设计的，有助于优化编译器。

引用的设计使得编译器更容易跟踪哪些引用别名哪些变量。两个主要特性非常重要：没有“引用算术”，也没有重新分配引用。这些允许编译器在编译时找出哪些引用别名哪些变量。允许引用没有内存地址的变量，例如编译器选择放入寄存器的变量。如果获取局部变量的地址，编译器很难将其放入寄存器中。

例如：

void maybeModify(int& x); // may modify x in some way

void hurtTheCompilersOptimizer(short size, int array[])
{
    // This function is designed to do something particularly troublesome
    // for optimizers. It will constantly call maybeModify on array[0] while
    // adding array[1] to array[2]..array[size-1]. There's no real reason to
    // do this, other than to demonstrate the power of references.
    for (int i = 2; i < (int)size; i++) {
        maybeModify(array[0]);
        array[i] += array[1];
    }
}

优化编译器可能会意识到，我们正在访问一个[0]和一个[1]。它希望优化算法以：

void hurtTheCompilersOptimizer(short size, int array[])
{
    // Do the same thing as above, but instead of accessing array[1]
    // all the time, access it once and store the result in a register,
    // which is much faster to do arithmetic with.
    register int a0 = a[0];
    register int a1 = a[1]; // access a[1] once
    for (int i = 2; i < (int)size; i++) {
        maybeModify(a0); // Give maybeModify a reference to a register
        array[i] += a1;  // Use the saved register value over and over
    }
    a[0] = a0; // Store the modified a[0] back into the array
}

要进行这样的优化，需要证明在调用期间没有任何东西可以改变数组[1]。这很容易做到。i永远不小于2，所以array[i]永远不能引用array[1]。maybeModify（）被给定a0作为引用（别名数组[0]）。因为没有“引用”算法，编译器只需要证明maybeModify永远不会得到x的地址，并且它已经证明没有任何东西会改变数组[1]。

它还必须证明，当我们在a0中有一个[0]的临时寄存器副本时，将来的调用不可能读/写它。这通常很难证明，因为在许多情况下，引用显然从未存储在类实例这样的永久结构中。

现在用指针做同样的事情

void maybeModify(int* x); // May modify x in some way

void hurtTheCompilersOptimizer(short size, int array[])
{
    // Same operation, only now with pointers, making the
    // optimization trickier.
    for (int i = 2; i < (int)size; i++) {
        maybeModify(&(array[0]));
        array[i] += array[1];
    }
}

行为是相同的；直到现在，要证明maybeModify从未修改过数组[1]要困难得多，因为我们已经给了它一个指针；猫从袋子里出来了。现在它必须做更困难的证明：对maybeModify进行静态分析，以证明它从未写入&x+1。它还必须证明它从未保存过可以引用数组[0]的指针，这同样棘手。

现代编译器在静态分析方面越来越好，但帮助他们并使用引用总是很好的。

当然，除非进行这种巧妙的优化，编译器确实会在需要时将引用转换为指针。

编辑：在发布这个答案五年后，我发现了一个实际的技术差异，即引用不同于看待相同寻址概念的不同方式。引用可以以指针无法修改的方式修改临时对象的寿命。

F createF(int argument);

void extending()
{
    const F& ref = createF(5);
    std::cout << ref.getArgument() << std::endl;
};

通常，临时对象（例如通过调用createF（5）创建的对象）会在表达式末尾被销毁。然而，通过将该对象绑定到引用ref，C++将延长该临时对象的寿命，直到ref超出范围。

以下答案和链接的摘要：

指针可以被重新分配任意次数，而引用在绑定后不能被重新分配。指针可以指向任何地方（NULL），而引用总是指向对象。不能像使用指针那样获取引用的地址。没有“引用算术”（但您可以获取引用指向的对象的地址，并对其进行指针算术，如&obj+5中所示）。

澄清误解：

C++标准非常小心，避免规定编译器如何实现引用，但每个C++编译器都实现引用作为指针。即，声明如下：int&ri=i；如果没有完全优化，则分配相同数量的存储作为指针，并放置地址把我的东西放进那个储藏室。

因此，指针和引用都使用相同的内存量。

作为一般规则，

使用函数参数和返回类型中的引用来提供有用的自记录接口。使用指针实现算法和数据结构。

有趣的阅读：

我最喜欢的C++常见问题解答。参考与指针。参考文献简介。参考和常量。