Bon ben ça foire à la compilation, et c'est logique pour la raison que je pensais : on ne peut avoir, dans fact, une référence à n de main :

#include <iostream>

using namespace std;

int fact(int &);

int main()
{
    int n = 10;
    n = fact(n);
    cout << n;
}

int fact (int n)
{
  if (n == 1)
    return 1;
  else
    return n * fact(n-1);
}