理解C++中引用的底层实现

1、C++ Primer提到：引用并非对象，相反的，它只是为一个已经存在的对象所起的另外一个名字。

引用的定义必须伴随初始化，而且一旦定义了引用，就无法令其再绑定到另外的对象，之后每次使用这个引用都是访问它最初绑定的那个对象。

2、何为对象？
对于面向对象来说，对象就是类的实例，是抽象化的数据本身。
更广义的来说，一个int型变量可以是对象，一个指针也可以是对象，但一个引用却又不是对象。可以理解：在语言层面上，占用内存的变量都可以称之为对象。

3、引用占内存吗？
在语言层面上：不占内存！
不信看下面的简单程序：

void function(){    int x = 0;    int& r = x;    int* p1 = &x;    int* p2 = &r;    std::cout << p1 << std::endl;    std::cout << p1 << std::endl;    return 0;}

输出：0x7ffcb64d705c0x7ffcb64d705c

4、窥视底层呢？
再来看一段代码：

int function() {    int x = 0;    int* ptr = &x;    int& r = x;    r = 1;    return r;}

汇编代码：

  pushq %rbp  movq %rsp, %rbp           //拷贝栈指针  movl $0, -20(%rbp)        //int x = 0  leaq -20(%rbp), %rax         movq %rax, -8(%rbp)       //int* ptr = &x  leaq -20(%rbp), %rax  movq %rax, -16(%rbp)      //int& r = x  movq -16(%rbp), %rax  movl $1, (%rax)           //r = 1  movq -16(%rbp), %rax  movl (%rax), %eax           popq %rbp  ret                       //return r

movl $0, -20(%rbp) 
首先在栈的%rbp-20的地方分配了一个4字节的空间储存变量x=0； 
  leaq -20(%rbp), %rax 
  movq %rax, -8(%rbp) 
把x的地址保存到%rbp-8的栈空间处，int* ptr = &x; 
  leaq -20(%rbp), %rax 
  movq %rax, -16(%rbp) 
把x的地址保存到%rbp-16的栈空间处， int& r = x; 
  movq -16(%rbp), %rax 
  movl $1, (%rax) 
将%rbp-16栈空间处的值改写成1， r = 1; 
  movq -16(%rbp), %rax 
  movl (%rax), %eax 
  popq %rbp 
  ret 
将%rbp-16栈空间处的值返回， return r;

思路很清晰了。创建指针和创建引用的汇编代码几乎完全一样，在栈上分配空间，保存变量x的地址，所有对引用变量r的操作实际都是通过这个地址在操作x。
和指针有区别吗？没有。
占用内存吗？从底层来看，确实占用了内存。

5、小结
本质上，引用和指针没有区别。只不过在语言层面上，C++设计者将通过指针来操作引用的实现细节隐藏了。不过，我们依然可以肯定：
（1）定义一个引用就是定义一个指针，这个指针保存引用对象的地址，且指针类型为const，不可以再指向其他对象；
（2）每次对引用变量的使用，实际都伴随着解引用，知识我们看不到符号*；