Простой ответ:
В С++ шаблон функции не является функцией, поэтому шаблон не может быть виртуальным.
В C#/Java/etc используются не шаблоны, а generics. Generic-функция это (одна) функция, поэтому там такой проблемы нет.
Сложный ответ:
В С++ виртуальные функции сделаны так, что их количество прописано в определении базового класса.
Это позволяет присвоить функции некоторый индекс в базовом классе и быстро находить ее по этому индексу.
struct Base {
func_t* vft; // скрытый член класса - массив виртуальных функций
virtual void f();
};
Base* x = new Derived;
x->f();
// компилируется в
x->vft[0]();
Если шаблоны будут виртуальными, то вместо перечисления функций в базовом классе надо искать все подстановки шаблона при вызовах функции.
Для этого вместо индексов надо использовать имена, и искать эти имена в хеш-таблице.
struct Base {
hash_map<string, func_t> vft; // скрытый член класса - хеш-таблица виртуальных функций
template<typename T> virtual void f();
};
Base* x = new Derived;
x->f<int>();
// компилируется в
x->vft["f<int>"]();
Скорость вызова значительно упадет, т.к. надо будет разрешать коллизии.
Можно использовать идеальную хеш-функцию (без коллизий).
struct Base {
func_t* vft; // скрытый член класса - массив (sic!) виртуальных функций
virtual void f();
};
Base* x = new Derived;
x->f();
// компилируется в
x->vft[ideal_hash("f<int>")]();
// ideal_hash(name) выдает индекс массива, без коллизий
Но из-за динамической линковки (.so/.dll) весь исходный код программы недоступен, и при каждой загрузке SO/DLL надо останавливать всю программу, менять хеш-функцию и перестраивать все таблицы, чтобы учитывались типы, которые добавились в этой SO/DLL.
Использование JIT-компилятора может заменять виртуальные вызовы на обычные, и тогда никаких проблем с производительностью вызова не будет.
// вместо x->f(); генерируется
x->Derived::f();
// если доказано что тут может быть только Derived
Но девиртуализация работает только если количество классов мало, и на данный момент эффективных JIT-компиляторов нет. (Те что есть, например в LLVM, не показывают хороших результатов.)