Referências em foreach em PHP

Ao trabalhar com o loop foreach alterar a variável dos elementos não resulta em alterações no próprio array:

php<?php
  $arr = [1, 2, 3, 4, 5];
  
  foreach ($arr as $elem) {
    $elem++;
  }
  
  var_dump($arr); // não mudará
?>

No entanto, o efeito desejado pode ser alcançado se declararmos a variável dos elementos como uma referência. Neste caso, alterações nessa variável levarão a alterações no array:

php<?php
  $arr = [1, 2, 3, 4, 5];
  
  foreach ($arr as &$elem) {
    $elem++;
  }
  
  var_dump($arr); // mudará
?>

php<?php
  $arr = [1, 2, 3, 4, 5];

  foreach ($arr as &$elem) {
    $elem = sqrt($elem);
  }
  
  var_dump($arr); 
?>

php<?php
  $arr = [1, 2, 3, 4, 5];

  foreach ($arr as &$elem) {
    $elem ** 2;
  }
  
  var_dump($arr); 
?>