指针和引用之间的差异

指针可以初始化为0，而引用不能初始化。事实上，引用也必须引用对象，但指针可以是空指针：

int* p = 0;

但我们不能有int&p=0；以及int&p＝5；。

事实上，要正确执行此操作，我们必须首先声明并定义了一个对象，然后才能引用该对象，因此前面代码的正确实现将是：

Int x = 0;
Int y = 5;
Int& p = x;
Int& p1 = y;

另一个重要的点是，我们可以在不初始化的情况下声明指针，但是在引用的情况下，不能这样做，因为引用必须始终引用变量或对象。然而，这样使用指针是有风险的，因此通常我们检查指针是否确实指向某个对象。在引用的情况下，不需要这样的检查，因为我们已经知道在声明期间引用对象是强制性的。

另一个区别是指针可以指向另一个对象，但是引用总是引用同一个对象

Int a = 6, b = 5;
Int& rf = a;

Cout << rf << endl; // The result we will get is 6, because rf is referencing to the value of a.

rf = b;
cout << a << endl; // The result will be 5 because the value of b now will be stored into the address of a so the former value of a will be erased

另一点：当我们有一个类似STL模板的模板时，此类类模板将始终返回一个引用，而不是指针，以便使用运算符[]轻松读取或分配新值：

Std ::vector<int>v(10); // Initialize a vector with 10 elements
V[5] = 5; // Writing the value 5 into the 6 element of our vector, so if the returned type of operator [] was a pointer and not a reference we should write this *v[5]=5, by making a reference we overwrite the element by using the assignment "="

指针和引用之间的差异

指针可以初始化为0，而引用不能初始化。事实上，引用也必须引用对象，但指针可以是空指针：

int* p = 0;

但我们不能有int&p=0；以及int&p＝5；。

事实上，要正确执行此操作，我们必须首先声明并定义了一个对象，然后才能引用该对象，因此前面代码的正确实现将是：

Int x = 0;
Int y = 5;
Int& p = x;
Int& p1 = y;

另一个重要的点是，我们可以在不初始化的情况下声明指针，但是在引用的情况下，不能这样做，因为引用必须始终引用变量或对象。然而，这样使用指针是有风险的，因此通常我们检查指针是否确实指向某个对象。在引用的情况下，不需要这样的检查，因为我们已经知道在声明期间引用对象是强制性的。

另一个区别是指针可以指向另一个对象，但是引用总是引用同一个对象

Int a = 6, b = 5;
Int& rf = a;

Cout << rf << endl; // The result we will get is 6, because rf is referencing to the value of a.

rf = b;
cout << a << endl; // The result will be 5 because the value of b now will be stored into the address of a so the former value of a will be erased

另一点：当我们有一个类似STL模板的模板时，此类类模板将始终返回一个引用，而不是指针，以便使用运算符[]轻松读取或分配新值：

Std ::vector<int>v(10); // Initialize a vector with 10 elements
V[5] = 5; // Writing the value 5 into the 6 element of our vector, so if the returned type of operator [] was a pointer and not a reference we should write this *v[5]=5, by making a reference we overwrite the element by using the assignment "="

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。

直接答案

C++中的引用是什么？不是对象类型的特定类型实例。

C++中的指针是什么？某个特定的对象类型实例。

根据ISO C++对对象类型的定义：

对象类型是一种（可能是cv限定的）类型，它不是函数类型，不是引用类型，也不是cv void。

可能需要知道的是，对象类型是C++中类型宇宙的顶级类别。引用也是一个顶级类别。但指针不是。

指针和引用在复合类型的上下文中一起提到。这基本上是由于从（和扩展的）C继承的声明器语法的性质，它没有引用。（此外，自从C++11以来，有不止一种类型的引用声明器，而指针仍然是“unityped”：&+&&vs.*。）因此，在这种情况下，用类似C风格的“扩展”来起草一种特定于语言的语言是有一定道理的。（我仍然认为，声明器的语法浪费了大量的语法表达能力，使人类用户和实现都感到沮丧。因此，它们都不适合内置于新的语言设计中。不过，这是PL设计的一个完全不同的主题。）

否则，指针可以被限定为具有引用的特定类型是无关紧要的。除了语法相似性之外，它们共享的公共财产太少了，所以在大多数情况下没有必要将它们放在一起。

注意，上面的语句只提到“指针”和“引用”作为类型。关于它们的实例（如变量），有一些有趣的问题。还有太多的误解。

顶级类别的差异已经揭示了许多与指针无关的具体差异：

对象类型可以具有顶级cv限定符。引用不能。根据抽象机器语义，对象类型的变量确实占用了存储空间。引用不必占用存储空间（有关详细信息，请参阅下面的误解部分）。...

关于引用的其他一些特殊规则：

复合声明符对引用的限制更大。引用可以折叠。基于模板参数推导过程中引用折叠的&&参数特殊规则（作为“转发引用”）允许参数的“完美转发”。引用在初始化时有特殊规则。声明为引用类型的变量的生存期可以通过扩展与普通对象不同。顺便说一句，其他一些上下文（如涉及std:：initializer_list的初始化）遵循引用生命周期扩展的一些类似规则。这是另一罐蠕虫。...

误解

语法糖

我知道引用是语法糖，所以代码更容易读写。

从技术上讲，这显然是错误的。引用不是C++中任何其他特性的语法糖，因为它们不能被没有任何语义差异的其他特性完全替换。

（类似地，lambda-expressions不是C++中任何其他功能的语法糖，因为它不能用捕获变量的声明顺序这样的“未指定”财产精确模拟，这可能很重要，因为这些变量的初始化顺序可能很重要。）

在严格意义上，C++只有几种语法糖。一个实例是（继承自C）内置（非重载）运算符[]，它的定义与内置运算符unary*和binary+的特定组合形式具有相同的语义财产。

存储

因此，指针和引用都使用相同的内存量。

上面的说法完全错误。为了避免这种误解，请查看ISO C++规则：

来自[intro.object]/1：

……一个物体在其建造期间、在其整个生命周期和在其毁灭期间占据一个存储区域。。。

来自[dcl.ref]/4:

未指定引用是否需要存储。

请注意，这些是语义财产。

语用学

即使在语言设计的意义上，指针不足以与引用放在一起，但仍有一些争论使得在某些其他上下文中（例如，在对参数类型进行选择时）在它们之间进行选择是有争议的。

但这并不是全部。我的意思是，你需要考虑的不仅仅是指针和引用。

如果你不必坚持这种过于具体的选择，在大多数情况下，答案很简单：你没有必要使用指针，所以你不需要。指针通常很糟糕，因为它们暗示了太多你不期望的东西，而且它们依赖于太多的隐含假设，破坏了代码的可维护性和（甚至）可移植性。不必要地依赖指针绝对是一种糟糕的风格，在现代C++的意义上应该避免。重新考虑一下你的目的，你最终会发现在大多数情况下，指针是最后一种功能。

有时语言规则明确要求使用特定类型。如果您想使用这些功能，请遵守规则。复制构造函数需要特定类型的cv-引用类型作为第一个参数类型。（通常它应该是常量限定的。）移动构造函数需要特定类型的cv-&&引用类型作为第一个参数类型。（通常不应有限定符。）运算符的特定重载需要引用或非引用类型。例如：重载运算符=作为特殊成员函数需要类似于复制/移动构造函数的第一个参数的引用类型。后缀++需要伪int。...如果您知道传递值（即使用非引用类型）就足够了，请直接使用它，特别是在使用支持C++17强制复制省略的实现时。（警告：然而，详尽地解释必要性可能非常复杂。）如果您想使用所有权操作一些句柄，请使用unique_ptr和shared_ptr之类的智能指针（如果您需要自制指针不透明，甚至可以使用它们），而不是原始指针。如果您在一个范围内进行一些迭代，请使用迭代器（或标准库尚未提供的一些范围），而不是原始指针，除非您确信原始指针在非常特定的情况下会做得更好（例如，对于较少的头部依赖性）。如果您知道通过值传递就足够了，并且需要一些显式的可空语义，请使用包装器（如std:：optional），而不是原始指针。如果您知道由于上述原因，传递值并不理想，并且您不希望使用可为null的语义，请使用{lvalue，rvalue，forward}-引用。即使您确实需要像传统指针那样的语义，也通常有更合适的方法，例如库基础TS中的observer_ptr。

在当前语言中无法解决以下唯一的例外：

当您在上面实现智能指针时，可能必须处理原始指针。特定的语言互操作例程需要指针，如运算符new。（然而，cv void*与普通对象指针相比仍有很大的不同和安全性，因为它排除了意外的指针算法，除非您依赖于void*上的一些非一致扩展，如GNU的。）函数指针可以从lambda表达式转换而不需要捕获，而函数引用则不能。对于这种情况，您必须在非泛型代码中使用函数指针，即使您故意不希望值为空。

因此，在实践中，答案是显而易见的：当有疑问时，避免使用指针。只有在有非常明确的理由认为没有其他更合适的时候，才必须使用指针。除了上面提到的一些例外情况外，这些选择几乎总是不是纯C++特定的（但可能是特定于语言实现的）。此类实例可以是：

您必须为旧式（C）API服务。您必须满足特定C++实现的ABI要求。您必须基于特定实现的假设，在运行时与不同的语言实现（包括各种程序集、语言运行时和某些高级客户端语言的FFI）进行互操作。在某些极端情况下，您必须提高翻译（编译和链接）的效率。在某些极端情况下，您必须避免符号膨胀。

语言中立警告

如果你通过谷歌搜索结果（不是C++特有的）看到这个问题，这很可能是错误的地方。

C++中的引用相当“奇怪”，因为它本质上不是一级的：它们将被视为被引用的对象或函数，因此它们没有机会支持一些一级操作，例如独立于被引用对象的类型而成为成员访问运算符的左操作数。其他语言可能对其引用有类似的限制，也可能没有。

C++中的引用可能不会保留不同语言之间的含义。例如，引用通常并不意味着像C++中那样的值具有非空财产，因此这种假设在某些其他语言中可能不起作用（并且很容易找到反例，例如Java、C#…）。

一般来说，在不同编程语言中的引用之间仍然可以有一些常见的财产，但让我们把它留给SO中的其他一些问题。

（附带说明：这个问题可能比任何“类C”语言都要早，比如ALGOL 68与PL/I。）

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。

我对引用和指针有一个类比，将引用看作对象的另一个名称，将指针看作对象的地址。

// receives an alias of an int, an address of an int and an int value
public void my_function(int& a,int* b,int c){
    int d = 1; // declares an integer named d
    int &e = d; // declares that e is an alias of d
    // using either d or e will yield the same result as d and e name the same object
    int *f = e; // invalid, you are trying to place an object in an address
    // imagine writting your name in an address field 
    int *g = f; // writes an address to an address
    g = &d; // &d means get me the address of the object named d you could also
    // use &e as it is an alias of d and write it on g, which is an address so it's ok
}