C++中std中的vector和string中的指针问题？

Question

C++中，char*和int[]等类型都有所局限，刚好我是从Python转到C++的，所以比较喜欢用std::string和std::vector
然而，之后我又知道了指针问题。指针确实速度更快（我记得测过，大约快3倍），不过std::string和std::vector既然是动态的内存管理，就必然会引发一些问题。因此我要提以下几个问题：

1. 在std::vector元素类型是定长类型的情况下用下标、iter还是用指针？各自的优缺点是什么？

   std::vector<short> vec = {1, 3, 9, 2, 4, 3, 7, 3, 9, 5};
   for (int i=0; i<10; i++) {
    vec[i] *= 2;
   }

   std::vector<short> vec = {1, 3, 9, 2, 4, 3, 7, 3, 9, 5};
   std::vector<short>::iterator iter = vec.begin();
   while (iter != vec.end()) {
    *(iter++) *= 2;
   }

   std::vector<short> vec = {1, 3, 9, 2, 4, 3, 7, 3, 9, 5};
   short *p = &vec[0];
   for (int i=0; i<10; i++) {
    *(p++) *= 2;
   }

2. 针对std::vector<std::string>或std::vector<std::vector>等嵌套的动态内存管理的情形，我除了用[]访问还有什么更快且安全的办法？
3. 何时std::vector或std::string才会出现指针的问题？原理是什么？迭代器呢？

我可能需要的回答：三种方法对于两种不同情况（1、2）各自的运行时间（时间复杂度等）、稳定性（会不会出意外情况）。

Answer 1

我想了好一会，发现居然完全不知道怎么回答....
只能说，对于初学者，

1. 能不碰指针就不碰指针，
2. 代码的可读性比钻牛角尖的性能优化重要

所以，2022年我们都是这么操作vector的

for (auto& i : vec) {
    i += 1;
}

Answer 2

首先是一个原则：对于C++这类编译器的优化行为很重的语言，不要随便“幻想”它的实际行为（特别是对于初学者），也不要过早进入细节优化。优化应当是基于profile结果的。

逐个回复：
1：很可能编译器优化之后的结果都是一样的，特别是对于问题中简单的循环访问的情况。
2：没有。实际上对于标注库的vector，方括号操作符在优化模式下是无保护的，执行代价应当会被优化到和裸数组下标访问一样。
3：什么叫“指针问题”？这不是一个好的描述。实际上更好的描述是“内存问题”。通常来讲，这类容器会有自动维护内部存储的特性，那么如果你在别处保存一个指向它元素的指针，在内部存储发生变化之后，很可能指针会指向非法区域，这大概是比较常见的“指针问题”。比如：

std::vector<int> data(10);
int* ptr = &data[3];
data.resize(10000); // 此时ptr很可能已经指向非法区域