正如《C++ primer》中所述，“引用即别名，它并非对象，相反地，它只是一个已经存在的对象所起的另外一个名字。”刚学习C++的时候，觉得引用就是一个别名，并不会占有内存。剖析了引用的底层实现原理之后，才发现这是错误的，引用也是会占有内存的，且底层是通过指针来实现的。
一、底层剖析引用实现原理
以下是一段对引用和源变量取地址的代码，一起看一下
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 | #include<iostream> using namespace std; int main() {<!-- --> int a = 10; int &b = a; cout << "a的地址为：" << &a << endl; cout << "b的地址为：" << &b << endl; system("pause"); return 0; } |
运行结果：
我们发现，a和b的地址是一样的，看来引用是不占用内存的。实际上，&b并不能得到b的地址，而得到的还是变量a的地址。原因就是，引用在C++中是通过一个常指针来实现的，即&b=a实际上等价于int* const b=&a，而编译器会把&b编译为：&（*b），那么得到的自然就是a的地址，所以我们会看到&a、&b得到的地址是一样的。但是一定要注意，&b并不是b的地址。
为了佐证上述原因，我们在上述代码中加入一个常指针int* const c=&a，即：
1 2 3 | int a = 10; int &b = a; int* const c = &a; |
利用vs2013编译器将源代码转换为反汇编，则引用b和常指针c实现的反汇编语言如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 | //int a = 10; //源代码 01305E88 mov dword ptr [a],0Ah //将10复制到变量a的地址空间 //int &b = a; //源代码 01305E8F lea eax,[a] //将变量a的地址复制到寄存器eax中 01305E92 mov dword ptr [b],eax //从寄存器eax中取出地址赋值给变量b的地址空间 //int* const c = &a; //源代码 01305E95 lea eax,[a] //将变量a的地址复制到寄存器eax中 01305E98 mov dword ptr [c],eax //从寄存器eax中取出地址赋值给变量c的地址空间 |
从汇编语言可以看到，源代码int &b = a和int* const c = &a的汇编代码是一模一样的，均为：将变量a的地址复制到寄存器eax中，再将eax中的值赋值给变量b或者c。这也证明了：引用是通过常指针来实现的。那么，为什么是常指针而不是普通指针呢？因为引用的对象是不能改变的，若为普通指针则可以改变指向的对象，但用常指针实现就能保证指向的对象是不变的。
但是，我们会发现由于编译器改变了引用的取地址含义，那么想获取引用的真实地址好像就很难了，我们能看到的自然只有与引用对象相同的地址。
通过上面的分析，希望读者能更正一个认识： 引用同指针一样占有内存空间的，且内存的大小与指针一样，即32系统上是4个字节，64位系统上是8个字节。 这一点非常重要，很多人写的博客都说“引用不占内存”，这是错误的。
分析了引用的底层实现原理之后，引用与指针的区别也就一目了然了，下面就总结一下。
二、引用与指针的区别
引用的安全性比指针好：引用的对象不能改变，安全性好；但指针指向的对象是可以改变的，不能保证安全性。
引用的使用比指针方便：引用实际上是封装好的指针解引用（即b->*b），可以直接使用；但指针需要手动解引用，使用更麻烦；
引用的级数比指针少：引用只有一级，不能多次引用；但指针的级数没有限制，即一个指针可以指向另一个指针。