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ローカル変数を参照返値とすると、かならず実値辺値となります。ローカル変数はその関数のreturnで無効となりますから、このような実装は利にかなっているとも言えます。

<?php
       $a = &test();
       xdebug_debug_zval('a');

function        &test()
{
       $b = "hoge";

       return $b;
}
?>

[root@localhost test]# php a.php
a: (refcount=1, is_ref=0)='hoge'

グローバル(静的変数)では、期待する参照辺値となります。

<?php
       $b = "hoge";
       $a = &test();
       xdebug_debug_zval('a');

function        &test()
{
       global  $b;

       return $b;
}
?>

[root@localhost test]# php a.php
a: (refcount=2, is_ref=1)='hoge'

参照辺値とする場合、呼び出し/関数宣言で&を追加する必要があります。呼び出しの&は、結果の代入時の扱いで、関数宣言の&は、返り値領域に設定する時の取り扱いと解釈すればと思います。

関数宣言で&を付加しないと、返値領域へのテンポラリ変数に実値として設定され、それを参照として$aに設定するわけですが、しかしテンポラリ変数はtest()終了で無効となるため、実値として設定され、しかも無効になる故、新規にhogeを確保し、それにリンクします(refcount=1)。

<?php
       $b = "hoge";
       $a = &test();
       xdebug_debug_zval('a');

function        test()
{
       global  $b;

       return $b;
}
?>

[root@localhost test]# php a.php
a: (refcount=1, is_ref=0)='hoge'

呼び出しで&を付けないと、実値辺値となります。&test()の返値領域のテンポラリ変数へ参照としての$bを設定します。それを実値として$aに設定します。テンポラリ変数のリンク先は$b = "hoge"のhogeです。従ってテンポラリ変が無効になっても、リンク先が$b = "hoge"故、$aも$bのhogeをリンクしていて、refcount=2となっています。

<?php
       $b = "hoge";
       $a = test();
       xdebug_debug_zval('a');

function        &test()
{
       global  $b;

       return $b;
}
?>

[root@localhost test]# php a.php
a: (refcount=2, is_ref=0)='hoge'

追記

ローカル変数を参照返値とするのは、実装的に有り得ないことですが、phpでは適当に記述してもなんとなく動作してくれて、それ故参照の取り扱いがしっくりこなかったりしていました。思うにシンタックスとしてエラーとした方がいいのではと思ったりします。なお、内容は推測です。