arr[0].toUpperCase()将arr数组中位置0的字符的大写形式返回，之后又赋给arr中位置0，整个过程没有涉及地址什么的

你输出一下typeof arr[0]看看

.toUpperCase()是字符串的一个方法，返回一个全大写字符串

reverse是内部封装方法，实现原理我自己理解是这样的，仅供参考

function Array(){
   function reverse(){
    var ctx = this;
    for (var i = 0;i<ctx.length/2;i++){
       var temp = arr[i];  
       arr[i] = arr[arr.length - i - 1]; 
       arr[arr.length-i-1] = temp;
    }
   }
   return {
     reverse:reverse 
   }
}

数组（也是对象的一种，只是键名是数字）和对象是引用没错，可是像 number string boolean null undefined 这5个原始数据类型，是不可改变的。 而 arr[0] ， 你输出一下看看 ，这个是字符串。 所以你只有重写这个单元的值喽。

楼主需要明白的是在javascript中字符串是一个对象，而且是不可变对象，一个字符串一经定义赋值后就不会改变，我们能改变的仅仅是把变量重新赋值（变量名不变，指向的字符串对象改变了）。
所以对于split分割后成为了多个分离出来的字符串，如arr[0]，但执行arr[0].toUpperCase()后的结果是新生成了一个字符串，这个字符串现在是匿名的，而arr[0]的值并没有变化，所以需要重新赋值给arr[0]来保存结果。