如何使用C++编程语言来实现KMP（Knuth-Morris-Pratt）算法进行字符串模式匹配？

KMP算法是一种高效的字符串匹配算法，用于在一个文本串中查找指定模式串的所有出现位置。在C++中实现KMP算法，你需要准备两个关键部分：模式串的前缀函数计算以及实际的匹配过程。

1. **计算前缀函数**：
- 创建一个`next`数组，长度等于模式串的长度。`next[i]`表示在发生错误时，模式串应从当前位置`i`跳到的位置，使得匹配能继续进行。
- 通过以下步骤计算`next`数组：
- 初始化`next[0] = 0`，因为一个空的前缀不可能导致失败。
- 从`i = 1`开始遍历模式串，如果`pattern[i] == pattern[next[i-1]]`，则`next[i] = next[i-1]+1`；否则，尝试从更大的跳跃值开始找到最长的相等子串，即`j = next[next[i-1]]`，然后`next[i] = j + 1`，直到找到一个大于0的`j`或者`pattern[i]`和`pattern[j+1]`都不相等为止。

2. **字符串匹配**：
- 定义两个指针`text_ptr`和`pattern_ptr`，分别指向文本串和模式串的起始位置。
- 当`text_ptr`和`pattern_ptr`都有效（即都在各自的串内）且`text[text_ptr]`等于`pattern[pattern_ptr]`时，同时增加两个指针。
- 如果不相等，首先检查`pattern_ptr`是否可以用`next[pattern_ptr]`进行跳跃，若可以则移动`pattern_ptr`；若不能，则只移动`text_ptr`，因为它无法找到正确的匹配。

以下是简单的C++代码示例：

#include <vector>
using namespace std;

vector<int> getPrefixFunction(const string& pattern) {
    int len = pattern.size();
    vector<int> next(len);
    for (int i = 1, j = 0; i < len; ++i) {
        while (j > 0 && pattern[i] != pattern[j])
            j = next[j - 1];
        if (pattern[i] == pattern[j]) 
            ++j;
        next[i] = j;
    }
    return next;
}

bool KMPMatch(const string& text, const string& pattern, vector<int>& prefix) {
    int text_len = text.length(), pattern_len = pattern.length();
    int text_ptr = 0, pattern_ptr = 0;

    while (text_ptr < text_len && pattern_ptr < pattern_len) {
        if (text[text_ptr] == pattern[pattern_ptr])
            text_ptr++, pattern_ptr++;
        else if (pattern_ptr > 0)
            pattern_ptr = prefix[pattern_ptr - 1];
        else
            text_ptr++;
    }

    return pattern_ptr == pattern_len;
}

int main() {
    string text = "ABABCABADCAB";
    string pattern = "ABCD";
    vector<int> prefix = getPrefixFunction(pattern);
    cout << "Pattern found in the text? : " << (KMPMatch(text, pattern, prefix) ? "Yes" : "No") << endl;
    return 0;
}