为何空weak_ptr必须存空指针，空shared_ptr却可存非空指针？

我认为对于任意合法的original参数，以下断言(1)都应成立：

#include <memory>
#include <cassert>
    
void foo(std::shared_ptr<int> original)
{
    std::weak_ptr<int>    weak{original};
    std::shared_ptr<int>  restored{weak.lock()};  // 显式调用lock()避免异常

    assert( restored == original );         // (1)
}

换句话说，我原本以为weak_ptr应当能以非所有权方式存储shared_ptr的值，并在后续锁定时恢复原始值（当然假设指向的对象仍存活）。

显然我错了，如下测试会触发断言失败：

void test()
{
    int                       x = 42;
    std::shared_ptr<int>      empty_but_nonnull{std::shared_ptr<char>{}, &x};
    foo(empty_but_nonnull);
}

shared_ptr可拥有一个对象，但存储指向另一个对象的指针。
若shared_ptr不拥有任何对象，则称为空；
若shared_ptr不指向任何对象，则称为空指针。

shared_ptr可以是空但非空指针的状态，这种行为被C++标准明确提及并允许：

[util.smartptr.shared.const]:
17. [注2：该构造函数允许创建存储非空指针的空shared_ptr实例。——结束注]

空但非空指针的shared_ptr可被解引用，在条件表达式中会隐式转换为true等，标准未提及这种情况属于程序格式错误，因此它是完全合法且可用的，仅表示“我指向一个无需生命周期管理的对象，比如静态存储期的全局对象”。

然而，空weak_ptr不能是非空指针的状态，C++标准明确要求它必须是空指针（重点标记）：

[util.smartptr.weak.const]:
4. template<class Y> weak_ptr(const shared_ptr<Y>& r) noexcept;
效果：若r为空，则构造一个存储空指针值的空weak_ptr对象

这意味着从空shared_ptr构造weak_ptr时，会丢失原始shared_ptr中存储的指针，强制所有空weak_ptr均为空指针，后续尝试重建原始shared_ptr显然会失败。

上述weak_ptr条款中重点标记部分的设计依据是什么？为何weak_ptr不应存储与原始shared_ptr相同的指针？

我最初的设想似乎并非完全不合逻辑……

编辑：已修改示例以消除所有可能的异常与未定义行为。

内容的提问来源于Stack Exchange，提问作者Igor G