“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. 

除了语法糖，引用是常量指针（而不是指向常量的指针）。在声明引用变量时，必须确定它所指的内容，以后不能更改它。

更新：现在我再考虑一下，有一个重要的区别。

常量指针的目标可以通过获取其地址并使用常量转换来替换。

引用的目标不能以UB以外的任何方式替换。

这应该允许编译器对引用进行更多优化。

可以重新分配指针：int x=5；整数y=6；int*p；p＝&x；p=&y；*p=10；断言（x==5）；断言（y==10）；引用不能重新绑定，必须在初始化时绑定：int x=5；整数y=6；整数&q；//错误int&r=x；指针变量有它自己的标识：一个独特的、可见的内存地址，可以用一元&运算符获取，还有一定的空间，可以用sizeof运算符测量。对引用使用这些运算符将返回与引用绑定到的任何对象相对应的值；引用自身的地址和大小是不可见的。由于引用以这种方式假定原始变量的身份，因此可以方便地将引用视为同一变量的另一个名称。int x=0；int&r=x；int*p=&x；int*p2=&r；断言（p==p2）；//&x==&r断言（&p！=&p2）；可以将任意嵌套的指针指向提供额外间接级别的指针。引用仅提供一个间接级别。int x=0；整数y=0；int*p=&x；int*q=&y；int**pp=&p；**pp=2；pp=&q；//*pp现在是q**pp=4；断言（y==4）；断言（x==2）；指针可以指定为nullptr，而引用必须绑定到现有对象。如果您足够努力，您可以将引用绑定到nullptr，但这是未定义的，并且行为不一致。/*以下代码未定义；你的编译器可以优化它*不同的是，发出警告，或者干脆拒绝编译*/int&r=*static_cast<int*>（nullptr）；//在GCC 10下打印“空”标准：：cout<<（&r！=空指针? “not null”：“null”）<<std:：endl；bool f（int&r）｛return&r！=nullptr；｝//根据GCC 10打印“非空”标准：：cout<<（f（*static_cast<int*>（nullptr））? “not null”：“null”）<<std:：endl；但是，可以引用值为nullptr的指针。指针可以遍历数组；您可以使用++转到指针指向的下一个项目，使用+4转到第五个元素。这与指针指向的对象的大小无关。指针需要用*解引用以访问它指向的内存位置，而引用可以直接使用。指向类/结构的指针使用->访问其成员，而引用使用。。引用不能放入数组，而指针可以（由用户@litb提及）Const引用可以绑定到临时项。指针不能（不是没有间接指向）：常量int&x=int（12）；//法定C++int*y=&int（12）；//取临时地址是非法的。这使得const&更便于在参数列表等中使用。

与流行观点相反，引用可能为NULL。

int * p = NULL;
int & r = *p;
r = 1;  // crash! (if you're lucky)

当然，使用引用要困难得多，但如果你管理它，你会为了找到它而绞尽脑汁。引用在C++中并不安全！

从技术上讲，这是一个无效引用，而不是空引用。C++不支持在其他语言中可能会发现的空引用作为概念。还有其他类型的无效引用。任何无效引用都会引发未定义行为的幽灵，就像使用无效指针一样。

实际错误是在分配给引用之前取消引用NULL指针。但我不知道任何编译器会在这种情况下生成任何错误——错误会传播到代码中更远的地方。这就是这个问题如此阴险的原因。大多数情况下，如果取消引用NULL指针，就会在该位置崩溃，而且不需要太多调试就可以解决问题。

我上面的例子简短而做作。这是一个更真实的例子。

class MyClass
{
    ...
    virtual void DoSomething(int,int,int,int,int);
};

void Foo(const MyClass & bar)
{
    ...
    bar.DoSomething(i1,i2,i3,i4,i5);  // crash occurs here due to memory access violation - obvious why?
}

MyClass * GetInstance()
{
    if (somecondition)
        return NULL;
    ...
}

MyClass * p = GetInstance();
Foo(*p);

我想重申，获得空引用的唯一方法是通过格式错误的代码，一旦获得了它，就会得到未定义的行为。检查空引用是没有意义的；例如，您可以尝试如果（&bar==NULL）。。。但是编译器可能会优化不存在的语句！有效引用永远不能为NULL，因此从编译器的角度来看，比较总是错误的，并且可以自由地将if子句作为死代码来消除-这是未定义行为的本质。

避免麻烦的正确方法是避免取消引用NULL指针来创建引用。这里有一种自动化的方法来实现这一点。

template<typename T>
T& deref(T* p)
{
    if (p == NULL)
        throw std::invalid_argument(std::string("NULL reference"));
    return *p;
}

MyClass * p = GetInstance();
Foo(deref(p));

要从具有更好写作技巧的人那里了解这个问题，请参阅Jim Hyslop和Herb Sutter的空引用。

有关取消引用空指针的危险的另一个示例，请参见Raymond Chen在尝试将代码移植到另一个平台时暴露未定义的行为。

实际上，引用并不像指针。

编译器保持对变量的“引用”，将名称与内存地址相关联；这是编译时将任何变量名转换为内存地址的工作。

创建引用时，只告诉编译器为指针变量指定了另一个名称；这就是为什么引用不能“指向null”，因为变量不能是，也不能是。

指针是变量；它们包含其他变量的地址，或者可以为空。重要的是指针有一个值，而引用只有一个引用的变量。

现在对真实代码进行一些解释：

int a = 0;
int& b = a;

在这里，您没有创建另一个指向；您只需将另一个名称添加到内存内容中，该内存内容的值为a。该内存现在有两个名称，a和b，可以使用任一名称对其进行寻址。

void increment(int& n)
{
    n = n + 1;
}

int a;
increment(a);

当调用函数时，编译器通常为要复制到的参数生成内存空间。函数签名定义了应该创建的空间，并给出了应该用于这些空间的名称。将参数声明为引用只是告诉编译器使用输入变量内存空间，而不是在方法调用期间分配新的内存空间。说你的函数将直接操作在调用作用域中声明的变量似乎很奇怪，但请记住，在执行编译代码时，没有更多的作用域；只有普通的平面内存，函数代码可以处理任何变量。

现在，在某些情况下，编译器在编译时可能无法知道引用，例如使用外部变量时。因此，在底层代码中，引用可以实现为指针，也可以不实现为指针。但在我给你的例子中，它很可能不会用指针实现。

如果你真的想变得迂腐，有一件事你可以用指针做，但不能用指针做：延长临时对象的生命周期。在C++中，如果将常量引用绑定到临时对象，则该对象的生存期将变为引用的生存期。

std::string s1 = "123";
std::string s2 = "456";

std::string s3_copy = s1 + s2;
const std::string& s3_reference = s1 + s2;

在本例中，s3_copy复制连接后的临时对象。而s3_reference本质上成为临时对象。它实际上是对临时对象的引用，该对象现在与引用具有相同的生存期。

如果您尝试在没有常量的情况下执行此操作，它将无法编译。不能将非常量引用绑定到临时对象，也不能为此获取其地址。