高级继承与收益类层次结构

# 高级继承与收益类层次结构 ## 1. 收益函数计算示例 首先，我们来看一些基本的收益函数计算示例。以下是计算普通看涨期权收益的代码： ```cpp CallPayoff call(20.0); cout << "Give a stock price (plain Call): "; double S; cin >> S; cout << "Call Payoff is: " << call.payoff(S) << endl; ``` 接下来，我们创建一个牛市价差期权收益的示例。牛市价差期权有四个成员数据，分别是两个执行价格、买入看涨期权的成本和卖出第二个看涨期权的价格。代码如下： ```cpp double K1 = 30.0; // Strike price of bought call double K2 = 35.0; // Strike price of sell call double costBuy = 3.0; // Cost to buy a call double sellPrice = 1.0; // Sell price for call BullSpreadPayoff bs(K1, K2, costBuy, sellPrice); cout << "Give a stock price (BullSpread): "; cin >> S; cout << "Bull Spread Payoff is: " << bs.payoff(S) << endl; cout << "Bull Spread Profit is: " << bs.profit(S) << endl; ``` 其中，`profit()` 函数的 C++ 代码如下： ```cpp double BullSpreadPayoff::profit(double S) const { // Profit return payoff(S) - (buyValue - sellValue); } ``` ## 2. 轻量级收益类 定义基类中的纯虚函数，然后在派生类中实现该函数的方法在实践中是可行的，但存在一些缺点： - 为每种新的收益函数创建一个“重量级”的派生类。 - 一旦创建了收益类的实例，就无法将其更改为另一个类的实例。例如，在使用 C++ 对选择期权进行建模时，这种方法可能会很困难。 为了解决这些问题，我们采用另一种方法，即策略模式。UML 类图如下： ```mermaid classDiagram class PayoffStategy { <<abstract>> +payoff(double S) const } class Call { -K: double +CallStrategy(double strike) +payoff(double S) const } class Bull { // 省略具体成员 } class Payoff { -ps: PayoffStategy* +Payoff(PayoffStategy& pstrat) } PayoffStategy <|-- Call PayoffStategy <|-- Bull Payoff *-- PayoffStategy ``` `Payoff` 类的头文件如下： ```cpp class Payoff { private: PayoffStrategy* ps; public: // Constructors and destructor Payoff(PayoffStrategy& pstrat); // Other member functions }; ``` 策略类的代码如下： ```cpp class PayoffStrategy { public: virtual double payoff(double S) const = 0; }; class CallStrategy : public PayoffStrategy { private: double K; public: CallStrategy(double strike) { K = strike;} double payoff(double S) const { if (S > K) return (S - K); return 0.0; } }; ``` 使用新配置的示例代码如下： ```cpp // Create a strategy and couple it with a payoff CallStrategy call(20.0); Payoff pay1(call); ``` ## 3. 超轻量级收益函数 这种设计技术创建一个带有函数指针作为成员数据的类，该函数指针将被分配给表示某种收益函数的“真实”函数。以下是具体的类定义： ```cpp class OneFactorPayoff { private: double K; double (*payoffFN)(double K, double S); public: // Constructors and destructor OneFactorPayoff(double strike, double(*payoff)(double K,double S)); // More ... double payoff(double S) const; // For a given spot price }; OneFactorPayoff::OneFactorPayoff(double strike, double (*pay)(double K, double S)) { K = strike; payoffFN = pay; } double OneFactorPayoff::payoff(double S) const { // For a given spot price return payoffFN(K, S); // Call function } ``` 使用这个类的步骤如下： 1. 编写你想要使用的收益函数。 2. 使用你选择的收益函数创建 `OneFactorPayoff` 的实例。 3. 测试并使用收益类。 具体的收益函数示例如下： ```cpp double CallPayoffFN(double K, double S) { if (S > K) return (S - K); return 0.0; } double PutPayoffFN(double K, double S) { // max (K-S, 0) if (K > S) return (K - S); return 0.0; } ``` 使用代码示例： ```cpp int main() { OneFactorPayoff pay1(20.0, CallPayoffFN); cout << "Give a stock price (plain Call): "; double S; cin >> S; cout << "Call Payoff is: " << pay1.payoff(S) << endl; OneFactorPayoff pay2(20.0, PutPayoffFN); cout << "Give a stock price (plain Put): "; cin >> S; cout << "Put Payoff is: " << pay2.payoff(S) << endl; return 0; } ``` ## 4. 继承的风险：反例 在创建 C++ 类层次结构时，我们需要注意一些问题。一般来说，从类 B 派生类 D 会在 B 和 D 之间引入依赖关系，即 B 的更改可能会导致 D 的更改。 我们通过一个二维形状的例子来说明继承可能带来的问题。我们考虑矩形和正方形，最初我们可能会认为正方形是矩形的一种特殊情况。以下是矩形类的接口： ```cpp class Rectangle : public Shape { protected: // Derived classes can access this data directly Point bp; // Base point, Point class given double h; // height double w; // width public: Rectangle() { bp = Point(); h = 1. ```