C和C++中的引用（reference）和指针（pointer）都是用于间接访问变量的工具，但它们之间存在一些关键的区别和使用场景。
一、什么是引用（Reference）？
引用是只有在C++中才存在的概念，C语言是没有引用的。
定义：引用是变量的别名，换句话说，就是为其起一个外号。一旦引用被初始化为一个变量，就不能再被改变为另一个变量的引用。
初始化：引用必须在定义时初始化，并且一旦初始化后，其值（即它所引用的变量）就不能再改变。
解引用：引用不需要解引用操作符（如*），它直接表示它所引用的变量的值。
赋值：通过引用可以修改它所引用的变量的值。
内存：引用不占用额外的内存空间（除了它引用的变量本身的内存）。
1、案例：
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
int a = 100;
int &b = a;
// 输出值
cout << a << endl;
cout << b << endl;
// 值加一
a++;
// 输出值
cout << a << endl;
cout << b << endl;
// 输出地址
cout << &a << endl;
cout << &b << endl;
return 0;
}
输出如下：
100
100
101
101
0xd0df3ff8f4
0xd0df3ff8f4
通过上面案例可以看到变量a和a的引用b的地址是一样的，并且变量a的值改变，引用b随之而变。
2、使用场景：
- 函数参数传递：当你想确保函数内部对参数的修改能够反映到原始变量上时，可以使用引用。这通常用于输出参数或需要修改传入参数的情况。
- 避免拷贝开销：与指针类似，引用也可以用于避免大型对象的拷贝开销。当对象作为函数参数传递或通过函数返回时，使用引用可以避免不必要的拷贝。
- 支持操作符重载：在重载操作符时，引用可以使得操作符的使用看起来更像内置类型。例如，重载+操作符时，可以使用引用来允许连续的操作，如a = b + c + d。
- 提供清晰的接口：在某些情况下，使用引用可以使得函数接口更加直观和易于理解。例如，一个名为swap的函数，通过引用交换两个变量的值，其意图非常明确。
- 引用比指针更安全：由于引用必须在声明时被初始化，并且之后不能再改变所引用的对象，因此它们在某些情况下比指针更安全。你不需要担心引用会被重新赋值为指向另一个对象或空指针。
二、什么是指针（Pointer）？
定义：指针是一个变量，其值为另一个变量的地址；
初始化：指针可以在定义时初始化，也可以稍后初始化。
解引用：通过解引用操作符（*）可以访问指针所指向的变量的值。
赋值：指针的值（即它所指向的地址）可以改变，但解引用后访问的变量值也可以被改变。
内存：指针本身占用内存空间，其大小为平台相关（通常是几个字节）。
1、案例：
#include <iostream>
using namespace std;
int main(void)
{
int a = 100;
int *p = &a; // p是一个指针，指向a的地址
// 输出值
cout << a << endl;
cout << *p << endl; // *p表示p指向的地址的值，即a的值
// 值加一
(*p)++; // 通过指针修改a的值
// 输出值
cout << a << endl;
cout << *p << endl;
// 输出地址
cout << &a << endl;
cout << p << endl; // p的值就是&a，即a的地址
return 0;
}
输出如下：
100
100
101
101
0x49a83ffba4
0x49a83ffba4
2、使用场景：
- 动态内存分配：指针常用于动态内存分配，如使用new和delete操作符来在堆上创建和销毁对象。指针可以指向动态分配的内存块，并在不再需要时释放它。
- 数据结构的构建：在构建如链表、树和图等复杂数据结构时，指针是不可或缺的。它们用于连接数据结构的各个部分，如链表中的节点。
- 函数参数传递：当需要传递大型对象或数据结构到函数中，但又不想进行昂贵的拷贝操作时，可以使用指针。函数可以通过指针直接访问原始数据，从而节省资源并提高效率。
- 实现高级功能：指针可以用于实现诸如函数指针（用于回调函数或策略模式）、数组的动态分配和调整大小等高级功能。
- 兼容性与C语言互操作：在与C语言代码互操作时，指针是必不可少的，因为C语言没有引用的概念。
三、引用与指针的区别
引用是在概念上定义一个变量的别名，而指针是存储一个变量的地址。
引用必须从一而终，不能再指向其他数据；指针可以随意改变指向。
引用在定义时必须初始化，而指针是最好初始化，不初始化也不会报错。
指针可以有多级，引用不可以。
存在空指针，但是不存在空引用。