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。

引用不是给某些内存的另一个名称。它是一个不可变的指针，在使用时会自动取消引用。基本上归结为：

int& j = i;

它内部变成

int* const j = &i;

什么是C++参考（针对C程序员）

引用可以被视为具有自动间接寻址的常量指针（不要与指向常量值的指针混淆！），即编译器将为您应用*运算符。

所有引用都必须使用非空值初始化，否则编译将失败。既不可能获得引用的地址——地址运算符将返回被引用值的地址——也不可能对引用进行算术运算。

C程序员可能不喜欢C++引用，因为当发生间接寻址时，或者当参数通过值或指针传递而不查看函数签名时，C++引用将不再明显。

C++程序员可能不喜欢使用指针，因为它们被认为是不安全的——尽管引用实际上并不比常量指针更安全，但在大多数情况下除外——缺乏自动间接寻址的便利性，并且具有不同的语义内涵。

考虑C++常见问题解答中的以下语句：

即使引用通常使用底层汇编语言，请不要将引用视为指向对象的有趣指针。引用是对象。它是不是指向对象的指针，也不是对象的副本。它是对象

但如果引用真的是对象，那么怎么会有悬空引用呢？在非托管语言中，引用不可能比指针更“安全”——通常没有办法跨范围可靠地别名值！

为什么我认为C++引用有用

来自C背景的C++引用可能看起来有点傻，但在可能的情况下，仍应使用它们而不是指针：自动间接寻址很方便，在处理RAII时引用变得特别有用，但这并不是因为任何已知的安全优势，而是因为它们使编写惯用代码不那么困难。

RAII是C++的核心概念之一，但它与复制语义进行了非平凡的交互。通过引用传递对象可以避免这些问题，因为不需要复制。如果语言中没有引用，则必须使用指针，这样使用起来更麻烦，从而违反了语言设计原则，即最佳实践解决方案应该比替代方案更容易。

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。

引用是常量指针。int*const a=&b与int&a=b相同。这就是为什么没有const引用，因为它已经是const，而const的引用是const int*consta。当使用-O0编译时，编译器将在这两种情况下将b的地址放在堆栈上，并且作为类的成员，它也将出现在堆栈/堆上的对象中，与您声明了常量指针时相同。使用-Ofast，可以免费优化此功能。常量指针和引用都被优化了。

与常量指针不同，无法获取引用本身的地址，因为它将被解释为它引用的变量的地址。因此，在Ofast上，表示引用的常量指针（被引用变量的地址）将始终在堆栈外进行优化，但如果程序绝对需要实际常量指针的地址（指针本身的地址，而不是指针指向的地址），即您打印常量指针的位置，那么const指针将被放置在堆栈上，以便它有一个地址。

否则它是相同的，即当您打印它指向的地址时：

#include <iostream>

int main() {
  int a =1;
  int* b = &a;
  std::cout << b ;
}

int main() {
  int a =1;
  int& b = a;
  std::cout << &b ;
}

they both have the same assembly output
-Ofast:
main:
        sub     rsp, 24
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        lea     rsi, [rsp+12]
        mov     DWORD PTR [rsp+12], 1
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >& std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::_M_insert<void const*>(void const*)
        xor     eax, eax
        add     rsp, 24
        ret
--------------------------------------------------------------------
-O0:
main:
        push    rbp
        mov     rbp, rsp
        sub     rsp, 16
        mov     DWORD PTR [rbp-12], 1
        lea     rax, [rbp-12]
        mov     QWORD PTR [rbp-8], rax
        mov     rax, QWORD PTR [rbp-8]
        mov     rsi, rax
        mov     edi, OFFSET FLAT:_ZSt4cout
        call    std::basic_ostream<char, std::char_traits<char> >::operator<<(void const*)
        mov     eax, 0
        leave
        ret

指针已经在堆栈外进行了优化，在这两种情况下，指针甚至都没有在-Ofast上取消引用，而是使用编译时值。

作为对象的成员，它们在-O0到-Ofast上是相同的。

#include <iostream>
int b=1;
struct A {int* i=&b; int& j=b;};
A a;
int main() {
  std::cout << &a.j << &a.i;
}

The address of b is stored twice in the object. 

a:
        .quad   b
        .quad   b

        mov     rax, QWORD PTR a[rip+8] //&a.j
        mov     esi, OFFSET FLAT:a //&a.i

当通过引用传递时，在-O0上，传递被引用变量的地址，因此它与通过指针传递相同，即常量指针包含的地址。On Ofast如果函数可以内联，则编译器会在内联调用中对其进行优化，因为动态范围是已知的，但在函数定义中，参数总是作为指针（期望引用引用的变量的地址）被解引用，其中它可能被另一个转换单元使用，而编译器不知道动态范围，当然，除非函数声明为静态函数，否则它不能在转换单元之外使用，然后它通过值传递，只要它没有在函数中通过引用进行修改，那么它将传递您传递的引用所引用的变量的地址，如果调用约定中有足够多的易失性寄存器，则将在一个寄存器中传递，并保持在堆栈之外。

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。