“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。

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。

如果遵循传递给函数的参数的约定，则可以使用引用和指针之间的差异。Const引用用于传递到函数中的数据，指针用于传递出函数的数据。在其他语言中，您可以使用诸如In和out之类的关键字来明确表示这一点。在C++中，您可以（按照约定）声明等价的。例如

void DoSomething(const Foo& thisIsAnInput, Foo* thisIsAnOutput)
{
   if (thisIsAnOuput)
      *thisIsAnOutput = thisIsAnInput;
}

使用引用作为输入和指针作为输出是Google风格指南的一部分。

另一个区别是，可以有指向void类型的指针（这意味着指向任何对象的指针），但禁止引用void。

int a;
void * p = &a; // ok
void & p = a;  //  forbidden

我不能说我真的很满意这种特殊的差异。我更希望它能被允许有意义地引用任何有地址的东西，否则引用行为相同。它将允许使用引用定义一些C库函数的等价物，如memcpy。

关于引用和指针的一些关键相关细节

指针

使用一元后缀声明符运算符声明指针变量*指针对象被分配一个地址值，例如，通过分配给数组对象、使用一元前缀运算符的对象地址或分配给另一个指针对象的值指针可以重新分配任意次数，指向不同的对象指针是保存指定地址的变量。它占用的内存存储量等于目标机器体系结构的地址大小例如，可以通过增量或加法运算符对指针进行数学操作。因此，可以使用指针等进行迭代。要获取或设置指针引用的对象的内容，必须使用一元前缀运算符*来取消引用它

工具书类

引用在声明时必须初始化。引用使用一元后缀声明符运算符&声明。初始化引用时，可以使用它们将直接引用的对象的名称，而不需要一元前缀运算符&一旦初始化，引用就不能通过赋值或算术操作指向其他对象无需取消引用该引用以获取或设置其引用的对象的内容对引用的赋值操作操作它指向的对象的内容（初始化后），而不是引用本身（不改变它指向的位置）对引用的算术运算操作它指向的对象的内容，而不是引用本身（不会改变它指向的位置）在几乎所有的实现中，引用实际上都存储为被引用对象的内存中的地址。因此，它占用的内存大小与目标机器体系结构的地址大小相同，就像指针对象一样

尽管指针和引用的实现方式几乎相同，但编译器对它们的处理方式不同，导致了上述所有差异。

文章

我最近写的一篇文章比我在这里展示的要详细得多，对这个问题非常有帮助，特别是关于记忆中的事情是如何发生的：

数组、指针和引擎罩下的引用深度文章