Краткий ответ

Статическая функция-член не может быть виртуальной, потому что она вызывается без объекта и не получает скрытый указатель this. Виртуальный вызов, напротив, выбирает реализацию с учётом динамического типа конкретного объекта.

Исторический контекст

Виртуальные функции появились как механизм поддержки динамического полиморфизма: код работает через интерфейс базового класса, а реализация выбирается по фактическому типу объекта. Для этого объект обычно содержит служебную информацию о виртуальных функциях, а вызов использует ссылку или указатель на объект.

Статические функции-члены решают другую задачу: объединяют функцию с областью видимости класса, но не связывают её с экземпляром. Такой функции не нужен объект, состояние объекта или его динамический тип.

Постановка проблемы

Если функция вызывается через базовый указатель или ссылку, виртуальный механизм должен определить, какой объект фактически стоит за этим обращением. У статической функции объекта нет: вызов разрешается по имени класса или по статическому типу выражения.

Попытка совместить эти свойства разрушила бы саму модель вызова: функция одновременно должна была бы не зависеть от объекта и выбирать реализацию по динамическому типу объекта. Поэтому язык запрещает объявлять статическую функцию виртуальной.

Подробное решение

У нестатической виртуальной функции есть скрытый параметр this. При обращении через указатель или ссылку на базовый класс этот объект позволяет механизму виртуального вызова использовать динамический тип и выбрать переопределение производного класса.

У статической функции скрытого this нет. Она не может напрямую обращаться к нестатическим членам и не участвует в динамическом полиморфизме.

struct Base {
    virtual void run() {}
    static void reset() {}
};

struct Derived : Base {
    void run() override {}
    static void reset() {}
};

Base* p = new Derived;
p->run();   // вызов Derived::run()
p->reset(); // вызов Base::reset()
delete p;

Вызов p->run() виртуальный: фактический объект имеет тип Derived, поэтому выбирается Derived::run. Вызов p->reset() не виртуальный: статическая функция разрешается по статическому типу p, то есть вызывается Base::reset; переопределения статических функций не существует.

Производный класс может объявить статическую функцию с тем же именем. Это не переопределение, а скрытие имени или отдельная функция, которая может скрывать одноимённую функцию базового класса. Для выбора нужной реализации применяют квалифицированное имя, например вызов через Base::reset().

Практический компромисс прост: если поведение должно зависеть от динамического типа объекта, используйте нестатическую виртуальную функцию. Если объект и его состояние не нужны, статическая функция уместна, но полиморфно переопределить её нельзя.

Ситуация из практики

В обработчике событий хранился указатель на базовый класс Handler. Разработчик сделал метод create() статическим, рассчитывая, что при вызове через Handler* будет создан объект конкретного производного обработчика.

Возможны два варианта. Статическая функция проста и не требует экземпляра, но всегда выбирается по статическому типу и не поддерживает полиморфизм. Нестатическая виртуальная фабричная функция поддерживает выбор по динамическому типу, однако требует существующего объекта и обычно должна учитывать его состояние или контекст.

В данном случае выбран отдельный внешний фабричный компонент, которому явно передают тип или идентификатор обработчика. Это не маскирует статическую функцию под виртуальную, делает выбор реализации явным и позволяет создавать объекты без искусственного базового экземпляра.

Что кандидаты часто упускают

Можно ли вызвать статическую функцию через объект?

Да, синтаксически это допустимо, если функция доступна. Однако объект при этом не превращает вызов в виртуальный: статическая функция всё равно не получает this, а выбор реализации не зависит от динамического типа объекта. Такой синтаксис часто вводит в заблуждение, поэтому предпочтительнее обращаться к статической функции через имя класса.

Может ли статическая функция обращаться к нестатическим полям класса?

Нет, потому что у неё нет конкретного объекта, чьи поля нужно читать или изменять. Она может обращаться к статическим членам, глобальным объектам или к нестатическим членам через явно переданный указатель либо ссылку на объект.

Что произойдёт при вызове одноимённых статических функций базового и производного класса?

Это не будет переопределением. Производная функция обычно скрывает одноимённые функции базового класса при неквалифицированном обращении; конкретную базовую реализацию можно выбрать квалифицированным именем. Виртуальная диспетчеризация в таком вызове не участвует, поскольку обе функции статические.