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import{_ as s,c as i,o as t,a6 as a}from"./chunks/framework.CZKtKhAm.js";const d="/c/assets/1.L8V3GBrc.png",l="/c/assets/2.CdvhiwcU.png",e="/c/assets/3.D74t3-Xt.png",y=JSON.parse('{"title":"第一章：颇具争议的指针","description":"","frontmatter":{},"headers":[],"relativePath":"notes/01_c-basic/06_xdx/index.md","filePath":"notes/01_c-basic/06_xdx/index.md","lastUpdated":1722496166000}'),n={name:"notes/01_c-basic/06_xdx/index.md"},o=a('<blockquote><ul><li><code>指针</code>是 C 语言中<code>最重要</code>的概念之一，也是<code>最难以理解</code>的概念之一。</li><li><code>指针</code>是 C 语言的<code>精髓</code>，要想掌握 C 语言就需要深入地了解指针。</li></ul></blockquote><h1 id="第一章-颇具争议的指针" tabindex="-1">第一章：颇具争议的指针 <a class="header-anchor" href="#第一章-颇具争议的指针" aria-label="Permalink to "第一章：颇具争议的指针""></a></h1><h2 id="_1-1-概述" tabindex="-1">1.1 概述 <a class="header-anchor" href="#_1-1-概述" aria-label="Permalink to "1.1 概述""></a></h2><ul><li>目前而言，操作系统几乎都是通过 C 语言来编写和维护的；而 C 语言提供了指针的用法，其能直接操作内存地址，是个非常<code>强大</code>和<code>灵活</code>的工具；但是，需要开发者<code>小心谨慎的使用</code>，以确保程序的稳定性和安全性。</li></ul><div class="note custom-block github-alert"><p class="custom-block-title">NOTE</p><p></p><p>之所以指针在 C 语言中颇具争议，是因为一方面其功能强大，直接操作内存地址；另一方面，又很危险，不正确的使用指针的方式，非常容易导致程序崩溃。</p></div><ul><li><p>如果没有能很好的使用指针，就会带来一系列的问题，如：</p><ul><li>① <strong>空指针引用（Null Pointer Dereference）</strong>：当一个指针没有正确初始化或者被赋予了空（NULL）值时，如果程序尝试访问该指针所指向的内存，会导致运行时错误，甚至导致程序崩溃。</li><li>② <strong>野指针（Dangling Pointers）</strong>：指针指向的内存地址曾经分配给某个变量或对象，但后来该变量或对象被释放或者移动，导致指针仍指向已经无效的内存位置。对野指针进行操作可能会导致未定义的行为或程序崩溃。</li><li>③ <strong>指针算术错误</strong>：在进行指针运算时，如果没有正确管理指针的偏移量或者超出了数组的边界，可能会导致指针指向错误的内存位置，从而影响程序的正确性和安全性。</li><li>④ <strong>内存泄漏</strong>：如果动态分配的内存通过指针分配，但在不再需要时没有正确释放，会导致内存泄漏，长时间运行的程序可能会耗尽系统资源。</li></ul></li><li><p>为了减少指针带来的风险，开发人员可以采取以下的措施：</p><ul><li>① <strong>良好的编程实践</strong>：确保指针的初始化和使用是安全的，避免空指针引用和野指针问题。</li><li>② <strong>边界检查</strong>：在进行指针运算时，始终确保不会超出数组或内存分配的边界。</li><li>③ <strong>使用指针和引用的适当性</strong>：在可能的情况下，可以考虑使用更安全的语言特性，如：引用（在 C++ 等编程语言中）或者更高级别的数据结构来代替裸指针，从而减少指针使用时的潜在风险。</li></ul></li></ul><div class="important custom-block github-alert"><p class="custom-block-title">IMPORTANT</p><p></p><ul><li>① 既然指针很危险，那么通过一系列的手段将指针包装或屏蔽，以达到程序安全的目的（这是现代化的高级编程语言解决的思路，如：Java、Go、Rust 等）。</li><li>② 之所以，指针还需要学习，是因为在嵌入式等领域，其机器的资源（CPU、内存等）非常有限；而现代化的高级编程语言虽然安全，但是需要的系统资源也<EFBFBD>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">int</span><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;"> main</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">() {</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> int</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;"> a </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">=</span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;"> 10</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">;</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> int</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> *</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">p </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">=</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> &</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">a;</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;"> std</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">::cout </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"><<</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;"> "a: "</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> <<</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;"> a </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"><<</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;"> ", p: "</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> <<</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;"> p </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"><<</span><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;"> std</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">::endl;</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> return</span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;"> 0</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">;</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">}</span></span></code></pre><div class="line-numbers-wrapper" aria-hidden="true"><span class="line-number">1</span><br><span class="line-number">2</span><br><span class="line-number">3</span><br><span class="line-number">4</span><br><span class="line-number">5</span><br><span class="line-number">6</span><br><span class="line-number">7</span><br><span class="line-number">8</span><br></div></div><p>在 CLion 中设置断点并开始调试，程序将在 <code>std::cout</code> 行暂停。此时在调试控制台中输入以下命令：</p><ul><li><code>print a</code>：输出变量 <code>a</code> 的值，应该是 <code>10</code>。</li><li><code>print p</code>：输出指针变量 <code>p</code> 的值，即 <code>a</code> 的地址。</li><li><code>print *p</code>：输出指针 <code>p</code> 指向的值，即 <code>10</code>。</li></ul><p>通过这些命令，你可以看到指针变量 <code>p</code> 实际上存储的是一个地址，而普通变量 <code>a</code> 存储的是一个整数值。</p><h4 id="使用反汇编" tabindex="-1">使用反汇编 <a class="header-anchor" href="#使用反汇编" aria-label="Permalink to "使用反汇编""></a></h4><p>在某些情况下，你可能需要查看反汇编代码来更深入地理解变量的存储方式。使用以下命令可以查看当前函数的反汇编代码：</p><ul><li><code>disassemble</code>：反汇编当前函数的代码。</li><li><code>x/4wx &a</code>：查看变量 <code>a</code> 的内存内容。</li></ul><h3 id="总结" tabindex="-1">总结 <a class="header-anchor" href="#总结" aria-label="Permalink to "总结""></a></h3><p>在 CLion 中使用 GDB 调试时，通过查看变量值和反汇编代码，可以清楚地区分指针变量和普通变量。指针变量存储地址，而普通变量存储实际的值，通过适当的 GDB 命令可以轻松辨别两者的区别。</p><h1 id="第五章-指针的运算-⭐" tabindex="-1">第五章：指针的运算（⭐） <a class="header-anchor" href="#第五章-指针的运算-⭐" aria-label="Permalink to "第五章：指针的运算（⭐）""></a></h1><h2 id="_5-1-概述" tabindex="-1">5.1 概述 <a class="header-anchor" href="#_5-1-概述" aria-label="Permalink to "5.1 概述""></a></h2><h2 id="_5-2-总结" tabindex="-1">5.2 总结 <a class="header-anchor" href="#_5-2-总结" aria-label="Permalink to "5.2 总结""></a></h2><ul><li><p>在 C 语言中，<code>普通变量</code>是直接存储<code>数据</code>的<code>变量</code>。对于普通变量，支持的操作包括：</p><ul><li>① <strong>赋值操作</strong>：给变量赋值，如：<code>int a = 5</code>。</li><li>② <strong>算术运算</strong>：可以对数值类型的普通变量进行加、减、乘、除等运算，如：<code>a + b</code>、<code>a - b</code>、<code>a * b</code>、<code>a / b</code></li><li>③ <strong>关系运算</strong>：可以进行比较运算（大于、小于、等于等），如： <code>a > b</code>、<code>a == b</code>。</li><li>④ <strong>逻辑运算</strong>：对布尔类型的值进行与、或、非运算，如： <code>a && b</code>、<code>a || b</code>、<code>!a</code>。</li><li>⑤ <strong>位运算</strong>：对整数类型的值进行位操作（与、或、异或、取反、左移、右移等），如： <code>a & b</code>、<code>a | b</code>、<code>a ^ b</code>、<code>~a</code>、<code>a << 2</code>、<code>a >> 2</code>。</li><li>⑥ <strong>自增自减运算</strong>：<code>a++</code>、<code>--a</code> 等。</li></ul></li><li><p>在 C 语言中，<code>指针变量</code>存储的是<code>另一个变量</code>的<code>地址</code>。对于指针变量，支持的操作包括：</p><ul><li>① <strong>赋值操作</strong>：可以将一个地址赋值给指针，如： <code>int *p = &a;</code>。</li><li>② <strong>解引用操作</strong>：通过指针访问它指向的变量<EFBFBD>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">int</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> *</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">ptr </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">=</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;"> arr;</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 这句话是合法的，ptr现在指向arr[0]</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;">printf</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">(</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"</span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">%p\\n</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">, arr);</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 打印数组名，会打印数组首地址</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;">printf</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">(</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"</span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">%p\\n</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">, </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">&</span><span style="--shiki-light:#E36209;--shiki-dark:#FFAB70;">arr</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">[</span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">0</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">]);</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 打印第一个元素的地址</span></span></code></pre><div class="line-numbers-wrapper" aria-hidden="true"><span class="line-number">1</span><br><span class="line-number">2</span><br><span class="line-number">3</span><br><span class="line-number">4</span><br></div></div></li><li><p><strong>数组名是常量指针</strong>： 数组名是一个常量指针，不能改变它指向的位置，而指针变量可以改变它指向的位置。</p><div class="language-c vp-adaptive-theme line-numbers-mode"><button title="Copy Code" class="copy"></button><span class="lang">c</span><pre class="shiki shiki-themes github-light github-dark vp-code" tabindex="0"><code><span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">int</span><span style="--shiki-light:#E36209;--shiki-dark:#FFAB70;"> arr</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">[</span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">5</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">];</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">int</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> *</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">ptr </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">=</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;"> arr;</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 合法，ptr指向arr[0]</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">ptr</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">++</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">;</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 合法，ptr现在指向arr[1]</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;">// arr++; // 非法，编译错误，因为数组名是常量，不能改变</span></span></code></pre><div class="line-numbers-wrapper" aria-hidden="true"><span class="line-number">1</span><br><span class="line-number">2</span><br><span class="line-number">3</span><br><span class="line-number">4</span><br><span class="line-number">5</span><br></div></div></li><li><p><strong>sizeof运算符的结果不同</strong>： 使用<code>sizeof</code>运算符对数组名和指针变量会得到不同的结果，数组名会返回整个数组的大小，而指针变量会返回指针本身的大小。</p><div class="language-c vp-adaptive-theme line-numbers-mode"><button title="Copy Code" class="copy"></button><span class="lang">c</span><pre class="shiki shiki-themes github-light github-dark vp-code" tabindex="0"><code><span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">int</span><span style="--shiki-light:#E36209;--shiki-dark:#FFAB70;"> arr</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">[</span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">5</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">];</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">int</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> *</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">ptr </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">=</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;"> arr;</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;">printf</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">(</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"sizeof(arr) = </span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">%lu\\n</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">, </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">sizeof</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">(arr));</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 返回数组的大小，5 * sizeof(int)</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;">printf</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">(</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"sizeof(ptr) = </span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">%lu\\n</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">, </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">sizeof</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">(ptr));</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 返回指针的大小，通常是4或8字节</span></span></code></pre><div class="line-numbers-wrapper" aria-hidden="true"><span class="line-number">1</span><br><span class="line-number">2</span><br><span class="line-number">3</span><br><span class="line-number">4</span><br><span class="line-number">5</span><br></div></div></li><li><p><strong>地址运算符的结果不同</strong>： 使用地址运算符<code>&</code>对数组名和指针变量会得到不同的结果，对数组名使用<code>&</code>会返回数组的地址，而对指针变量使用<code>&</code>会返回指针变量本身的地址。</p><div class="language-c vp-adaptive-theme line-numbers-mode"><button title="Copy Code" class="copy"></button><span class="lang">c</span><pre class="shiki shiki-themes github-light github-dark vp-code" tabindex="0"><code><span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">int</span><span style="--shiki-light:#E36209;--shiki-dark:#FFAB70;"> arr</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">[</span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">5</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">];</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">int</span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;"> *</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">ptr </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">=</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;"> arr;</span></span>
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<span class="line"></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;">printf</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">(</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"Address of array: </span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">%p\\n</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">, </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">&</span><span style="--shiki-light:#E36209;--shiki-dark:#FFAB70;">arr</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">);</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 返回整个数组的地址</span></span>
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<span class="line"><span style="--shiki-light:#6F42C1;--shiki-dark:#B392F0;">printf</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">(</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"Address of pointer: </span><span style="--shiki-light:#005CC5;--shiki-dark:#79B8FF;">%p\\n</span><span style="--shiki-light:#032F62;--shiki-dark:#9ECBFF;">"</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">, </span><span style="--shiki-light:#D73A49;--shiki-dark:#F97583;">&</span><span style="--shiki-light:#E36209;--shiki-dark:#FFAB70;">ptr</span><span style="--shiki-light:#24292E;--shiki-dark:#E1E4E8;">);</span><span style="--shiki-light:#6A737D;--shiki-dark:#6A737D;"> // 返回指针变量ptr的地址</span></span></code></pre><div class="line-numbers-wrapper" aria-hidden="true"><span class="line-number">1</span><br><span class="line-number">2</span><br><span class="line-number">3</span><br><span class="line-number">4</span><br><span class="line-number">5</span><br></div></div></li></ol><p>综上所述，通过这些示例和解释，可以看出数组名虽然在某些场合下可以像指针一样使用，但它并不是一个真正的指针变量，而是一个常量，表示数组的首地址。</p>`,73),p=[o];function r(h,c,k,g,u,E){return t(),i("div",null,p)}const m=s(n,[["render",r]]);export{y as __pageData,m as default};
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