指針和引用形式上很好區別，但是他們似乎有相同的功能,都能夠直接引用對象，對其進行直接的操作。但是什麼時候使用指針？什麼時候使用引用呢？這兩者很容易混淆,在此我詳細介紹一下指針和引用，力爭將最真實的一面展現給大家。如果我噴得不夠好，希望嘴下留情、手下留命，還請指點一二；如果感覺還不錯，請大家鼓掌。
在深入介紹之前我們首先來看一下指針和引用的定義、指針和引用的區別，然後分別針對指針和引用展開討論，深入細節為何有這些差異。
In a declaration T D where D has the form * cv-qualifier-seqopt D1 And the type of the identifier in the declaration T D1 is “derived-declarator-type-list T”, then the type of the identifier of D is “derived-declarator-type-list cv-qualifier-seq pointer to T”. The cv-qualifiers apply to the pointer and not to the object pointer to.
——摘自《ANSI C++ Standard》
注：可能有些讀者並不明白cv-qualifier-seq
CV-qualifiers(CV限定符)
CV-qualifiers有三種：const-qualifier(const限定符)、Volatile-qualifier(volatile限定符)、以及const-volatile-qualifier(const-volatile限定符)。
const類對象的非靜態、非mutable、以及非引用數據成員是const-qualified；
volatile類對象的非靜態、非引用數據成員是volatile-qualified；
const-volatile類對象的非靜態、非引用數據成員是const-volatile-qualified。
當CV-qualifiers用於限定數組類型時，實際上是數組成員被該CV-qualifiers限定，而非該數組類型。
復合類型並不因其成員被CV-qualifier限定而被該CV-qualifier限定，也就是說，即使復合類型的成員有CV-qualifier限定，該復合類型也不是CV-qualified對象。
In a declaration T D where D has the form& D1 And the type of the identifier in the declaration T D1 is “derived-declarator-type-list T”, then the type of the identifier of D is “derived-declarator-type-list cv-qualifier-seq reference to T”. Cv-qualified references are ill-formed except when the cv-qualifiers are introduced through the use of a typedef or a template type argument, in which case the cv-qualifiers are ignored.
——摘自《ANSI C++ Standard》
上面這些定義初看有些難懂，如果是這樣的話，那說明你對C++還不夠熟悉，你還有很長的路要走。下面用通俗易懂的話來概述一下：
首先，引用不可以為空，但指針可以為空。前面也說過了引用是對象的別名，引用為空——對象都不存在，怎麼可能有別名！故定義一個引用的時候，必須初始化。因此如果你有一個變量是用於指向另一個對象，但是它可能為空，這時你應該使用指針；如果變量總是指向一個對象，i.e.，你的設計不允許變量為空，這時你應該使用引用。如下圖中，如果定義一個引用變量，不初始化的話連編譯都通不過（編譯時錯誤）：
而聲明指針是可以不指向任何對象，也正是因為這個原因，使用指針之前必須做判空操作，而引用就不必。
#include<iostream>
using namespace std;
int main(int argc,char** argv)
{
int i=10;
int& ref=i;
ref++;
cout<<"i="<<i<<endl;
cout<<"ref="<<ref<<endl;
int j=20;
ref=j;
ref++;
cout<<"i="<<i<<endl;
cout<<"ref="<<ref<<endl;
cout<<"j="<<j<<endl;
return 0;
}
對ref的++操作是直接反應到所指變量之上，對引用變量ref重新賦值”ref=j”，並不會改變ref的指向，它仍然指向的是i，而不是j。理所當然，這時對ref進行++操作不會影響到j。而這些換做是指針的話，情況大不相同，請自行實驗。輸出結果如下：
從上面也可以看出：引用比指針使用起來形式上更漂亮，使用引用指向的內容時可以之間用引用變量名，而不像指針一樣要使用*；定義引用的時候也不用像指針一樣使用&取址。
總而言之，言而總之——它們的這些差別都可以歸結為”指針指向一塊內存，它的內容是所指內存的地址；而引用則是某塊內存的別名，引用不改變指向。”
在這裡我為什麼要提到const關鍵字呢？因為const對指針和引用的限定是有差別的，下面聽我一一到來。
常量指針：指向常量的指針，在指針定義語句的類型前加const，表示指向的對象是常量。
定義指向常量的指針只限制指針的間接訪問操作，而不能規定指針指向的值本身的操作規定性。
常量指針定義”const int* pointer=&a”告訴編譯器，*pointer是常量，不能將*pointer作為左值進行操作。
常量引用：指向常量的引用，在引用定義語句的類型前加const，表示指向的對象是常量。也跟指針一樣不能利用引用對指向的變量進行重新賦值操作。
在指針定義語句的指針名前加const，表示指針本身是常量。在定義指針常量時必須初始化！而這是引用天生具來的屬性，不用再引用指針定義語句的引用名前加const。
指針常量定義”int* const pointer=&b”告訴編譯器，pointer是常量，不能作為左值進行操作，但是允許修改間接訪問值，即*pointer可以修改。
常量指針常量：指向常量的指針常量，可以定義一個指向常量的指針常量，它必須在定義時初始化。常量指針常量定義”const int* const pointer=&c”告訴編譯器，pointer和*pointer都是常量，他們都不能作為左值進行操作。
而就不存在所謂的”常量引用常量”，因為跟上面講的一樣引用變量就是引用常量。C++不區分變量的const引用和const變量的引用。程序決不能給引用本身重新賦值，使他指向另一個變量，因此引用總是const的。如果對引用應用關鍵字const，起作用就是使其目標稱為const變量。即沒有：Const double const& a=1；只有const double& a=1；
總結：有一個規則可以很好的區分const是修飾指針，還是修飾指針指向的數據——畫一條垂直穿過指針聲明的星號（*），如果const出現在線的左邊，指針指向的數據為常量；如果const出現在右邊，指針本身為常量。而引用本身與天俱來就是常量，即不可以改變指向。
我們利用下面一段簡單的代碼來深入分析指針和引用:
#include<iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char** argv)
{
int i=1;
int& ref=i;
int x=ref;
cout<<"x is "<<x<<endl;
ref=2;
int* p=&i;
cout<<"ref = "<<ref<<", i = "<<i<<endl;
}
上面的代碼用g++ test.c編譯之後，然後反匯編objdump -d a.out，得到main函數的一段匯編代碼如下：
08048714 <main>: 8048714: 55 push %ebp 8048715: 89 e5 mov %esp,%ebp 8048717: 83 e4 f0 and $0xfffffff0,%esp//為main函數的參數argc、argv保留位置 804871a: 56 push %esi 804871b: 53 push %ebx 804871c: 83 ec 28 sub $0x28,%esp 804871f: c7 44 24 1c 01 00 00 movl $0x1,0x1c(%esp) //將0x1存到esp寄存器中，即int i=1 8048726: 00 8048727: 8d 44 24 1c lea 0x1c(%esp),%eax// esp寄存器裡的變量i的地址傳給eax 804872b: 89 44 24 18 mov %eax,0x18(%esp)//將寄存器eax中的內容（i的地址）傳給寄存器中的變量ref，即int& ref=i 804872f: 8b 44 24 18 mov 0x18(%esp),%eax//將寄存器esp中的ref傳給eax，即i的地址 8048733: 8b 00 mov (%eax),%eax//以寄存器eax中的值作為地址，取出值給eax 8048735: 89 44 24 14 mov %eax,0x14(%esp) //將寄存器eax中的值傳給寄存器esp中的x，即x=ref 8048739: c7 44 24 04 00 89 04 movl $0x8048900,0x4(%esp) 8048740: 08 8048741: c7 04 24 40 a0 04 08 movl $0x804a040,(%esp) 8048748: e8 cb fe ff ff call 8048618 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc@plt> 804874d: 8b 54 24 14 mov 0x14(%esp),%edx 8048751: 89 54 24 04 mov %edx,0x4(%esp) 8048755: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 8048758: e8 5b fe ff ff call 80485b8 <_ZNSolsEi@plt> 804875d: c7 44 24 04 38 86 04 movl $0x8048638,0x4(%esp) 8048764: 08 8048765: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 8048768: e8 bb fe ff ff call 8048628 <_ZNSolsEPFRSoS_E@plt>//從8048739~8048768這些行就是執行"cout<<"x is "<<x<<endl;" 804876d: 8b 44 24 18 mov 0x18(%esp),%eax//將寄存器esp中的ref傳到eax中 8048771: c7 00 02 00 00 00 movl $0x2,(%eax) //將0x2存到eax寄存器中 8048777: 8d 44 24 1c lea 0x1c(%esp),%eax// esp寄存器裡的變量i的地址傳給eax 804877b: 89 44 24 10 mov %eax,0x10(%esp) //將寄存器eax中的內容（即i的地址）傳到寄存器esp中的p 804877f: 8b 5c 24 1c mov 0x1c(%esp),%ebx 8048783: 8b 44 24 18 mov 0x18(%esp),%eax 8048787: 8b 30 mov (%eax),%esi 8048789: c7 44 24 04 06 89 04 movl $0x8048906,0x4(%esp) 8048790: 08 8048791: c7 04 24 40 a0 04 08 movl $0x804a040,(%esp) 8048798: e8 7b fe ff ff call 8048618 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc@plt> 804879d: 89 74 24 04 mov %esi,0x4(%esp) 80487a1: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 80487a4: e8 0f fe ff ff call 80485b8 <_ZNSolsEi@plt> 80487a9: c7 44 24 04 0d 89 04 movl $0x804890d,0x4(%esp) 80487b0: 08 80487b1: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 80487b4: e8 5f fe ff ff call 8048618 <_ZStlsISt11char_traitsIcEERSt13basic_ostreamIcT_ES5_PKc@plt> 80487b9: 89 5c 24 04 mov %ebx,0x4(%esp) 80487bd: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 80487c0: e8 f3 fd ff ff call 80485b8 <_ZNSolsEi@plt> 80487c5: c7 44 24 04 38 86 04 movl $0x8048638,0x4(%esp) 80487cc: 08 80487cd: 89 04 24 mov %eax,(%esp) 80487d0: e8 53 fe ff ff call 8048628 <_ZNSolsEPFRSoS_E@plt>//這些行就是執行"cout<<"ref = "<<ref<<", i = "<<i<<endl;" 80487d5: b8 00 00 00 00 mov $0x0,%eax 80487da: 83 c4 28 add $0x28,%esp 80487dd: 5b pop %ebx 80487de: 5e pop %esi 80487df: 89 ec mov %ebp,%esp 80487e1: 5d pop %ebp 80487e2: c3 ret
從匯編代碼可以看出實際上指針和引用在編譯器中的實現是一樣的：
8048727: 8d 44 24 1c lea 0x1c(%esp),%eax// esp寄存器裡的變量i的地址傳給eax
804872b: 89 44 24 18 mov %eax,0×18(%esp)//將寄存器eax中的內容（i的地址）傳給寄存器中的變量ref，即int& ref=i
8048777: 8d 44 24 1c lea 0x1c(%esp),%eax// esp寄存器裡的變量i的地址傳給eax
804877b: 89 44 24 10 mov %eax,0×10(%esp) //將寄存器eax中的內容（即i的地址）傳到寄存器esp中的p
雖然指針和引用最終在編譯中的實現是一樣的，但是引用的形式大大方便了使用也更安全。有人說：”引用只是一個別名，不會占內存空間？”通過這個事實我們可以揭穿這個謊言！實際上引用也是占內存空間的。
為了更好的理解指針和引用，我們下面來介紹一下指針傳遞和引用傳遞。當指針和引用作為函數的函數是如何傳值的呢？（下面這一段引用了C++中引用傳遞與指針傳遞區別（進一步整理））
引用傳遞和指針傳遞是不同的，雖然它們都是在被調函數棧空間上的一個局部變量，但是任何對於引用參數的處理都會通過一個間接尋址的方式操作到主調函數中的相關變量。而對於指針傳遞的參數，如果改變被調函數中的指針地址，它將影響不到主調函數的相關變量。如果想通過指針參數傳遞來改變主調函數中的相關變量，那就得使用指向指針的指針，或者指針引用。
