也许一些隐喻会有所帮助；在桌面屏幕空间中-

引用要求您指定实际窗口。指针需要屏幕上一块空间的位置，确保它将包含该窗口类型的零个或多个实例。

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;

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。

也许一些隐喻会有所帮助；在桌面屏幕空间中-

引用要求您指定实际窗口。指针需要屏幕上一块空间的位置，确保它将包含该窗口类型的零个或多个实例。

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。）

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。