QuantLib 101之Instrument

时间：2010-10-01 来源：xxmplus

Instrument是QuantLib里最基本的类，所有金融概念里的实体都可以映射到这个类上来，作为一个基类，它应该包含所有金融产品共通的方法。由于金融市场上各种交易产品以及衍生产品所附加的复杂概念，这个类的方法其实是非常少的：最基本的是返回它当前的价值，以及标明它当前是否已经到期（过期）。

#include <ql/instrument.hpp>
#include <ql/patterns/observable.hpp>

class LazyObject : public virtual Observer, public virtual Observable {
protected:
    mutable bool calculated_, frozen_;
    virtual void performCalculations() const = 0;
    void calculate() const {
        if(!calculated_ && !frozen_) {
            calculated_ = true;
            try {
                performCalculations();
            } catch (...) {
                calculated_ = false;
                throw;
            }
        }
    }
public:
    void update() {
        if(!frozen_ && calculated_) notifyObservers();  // from observable.hpp
        calculated_ = false;
    }
    void recalculate() {
        bool wasFrozen = frozen_;
        calculated_ = frozen_ = false;
        try {
            calculate();
        } catch (...) {
            frozen_ = wasFrozen;
            notifyObservers();
            throw;
        }
        frozen_ = wasFrozen;
        notifyObservers();
    }
}

class Instrument : public LazyObject {
protected:
    mutable Real NPV_;
public:
    // return the net present value of the instrument
    Real NPV() const {
        calculate();
        return NPV_;
    }
    void calculate() const {
        if(isExpired()) {
            setupExpired();
            calculated_ = true;
        } else {
            LazyObject::calculate();
        }
    }
    virtual void setupExpired() const {
        NPV_ = 0.0;
    }
    // return the error estimate on the NPV when available
    Real errorEstimate() const;
    // return whether the instrument might have value > 0
    virtual bool isExpired() const = 0;
}

不同的instrument会采用不同的定价机制，这是很典型的策略模式。
instrument的价值取决于市场上的数据，这些数据随时随地都在变化，因此instrument的价值也会随之改变。另外，数据可能有多个来源，当出现不同时，instrument应当获取最新的数据并据此计算出相应结果。在数据源之间转换的动作对用户来说应该是透明的。然而盲目地计算只会降低效率，instrument会缓存上一次的计算结果，只在输入数据发生变化时才重新计算。这是典型的观察者模式和模板函数模式。
显然在这里instrument是观察者，而输入数据是被观察者。instrument需要维护一个表示输入的对象的引用，可是一个指针还不够，因为不但数据会变化，数据源也会变化。由于这个指针是观察者(instrument)的私有成员，无法让它指向另一个对象。QuantLib为此实现了Handle类模板。
复制Handle后的副本会共享指向同一个对象的指针，当这个指针指向另一个对象时，所有的副本都会得到通知，这样它们的拥有者就可以去访问新的对象了。
被观察数据可以保存在Handle里，其中最基本的是Quote类，它表示了市场数据单个变化。其他类型的instrument可能会有更复杂的对象，比如yield。不过这些也都最终依赖于Quote实例。
LazyObject被抽象出来以实现模板函数模式。即instrument会保存并重新计算缓存结果，而具体的计算则留给派生类去实现。