Как быстро добавить число в середину строки?

Обычно гораздо проще собрать детали. Либо с помощью snprintf(), как было предложено выше, либо самостоятельно создав строку. Префикс не меняется, и вам нужно добавить суффикс только при добавлении другой цифры. Это примерно на 60% быстрее, чем snprintf() для строк 1e6, но, вероятно, не стоит такой сложности:

#include <limits.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

// A constant expression of log10(INT_MAX) + 1
#define str_uint32_t_len sizeof(uint32_t) * CHAR_BIT * 21306 / 70777 + 2

uint32_t uint32_t_len(uint32_t i) {
    uint32_t n = !i;
    for(uint32_t j = i; j; j /= 10, n++);
    return n;
}

// s is not '\0' terminated
char *uint32_t_to_str(uint32_t u, size_t u_len, char *s) {
    for(char *p = s + u_len; s <= --p; u /= 10)
        *p = '0' + u % 10;
    return s;
}

int main() {
    char prefix[] = "Something";
    char suffix[] = ".png";

    // builds the path template "Something\0.png"
    char path[sizeof prefix + str_uint32_t_len + sizeof suffix - 2] = {0};
    strcpy(path, prefix);
    strcpy(path + sizeof prefix, suffix);

    size_t u_len[] = {1, 1};
    for(uint32_t i = 0; i < 1000000; i++) {
        u_len[1] = uint32_t_len(i);
        uint32_t_to_str(i, u_len[1], path + sizeof prefix - 1);
        if (u_len[0] < u_len[1]) {
            u_len[0] = u_len[1];
            strcpy(path + sizeof prefix + u_len[1] - 1, suffix);
        }
        printf("%s\n", path);
    }
}

В таких случаях нет смысла собирать части из соображений производительности: составить имя файла с помощью snprintf просто и эффективно и в любом случае намного дешевле, чем fopen().

Вот упрощенная версия:

#include <stdio.h>

int functionX(const char *filename, ...) {
    //printf("%s\n", filename);
}

int main(void) {
    int argX = 1;
    for (int i = 0; i < 100; i++) {
        char filename[32];
        snprintf(filename, sizeof filename, "Something%d.png", i);
        functionX(filename, argX);
    }
    return 0;
}

Приведенный выше код является рекомендуемым подходом, достаточно быстрым для большинства целей. Остальная часть ответа предназначена только для образовательных целей.

Если вы абсолютно хотите сократить накладные расходы, вы можете попробовать обновить строку напрямую:

Вот пример с бенчмарком:

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

void functionX(const char *filename, ...) {
    //printf("%s\n", filename);
}

int s_update(char *s, int len) {
    for (char *p = s + len - 1;;) {
        if (++*p <= '9')
            return len;
        *p = '0';
        if (p == s) {
            memmove(s + 1, s, strlen(s) + 1);
            *s = '1';
            return len + 1;
        }
    }
}

int main(void) {
    char filename[32];
    int argX = 1;
    int repeat = 1000000;
    clock_t c0 = clock();
    for (int i = 0; i < repeat; i++) {
        snprintf(filename, sizeof filename, "Something%d.png", i);
        functionX(filename, argX);
    }
    clock_t c1 = clock();
    strcpy(filename, "Something0.png");
    char *p = strchr(filename, '0');
    int len = 1;
    for (int i = 0; i < repeat; i++) {
        functionX(filename, argX);
        len = s_update(p, len);
    }
    clock_t c2 = clock();

    printf("snprintf: %.3fms\n", (c1 - c0) * 1000.0 / CLOCKS_PER_SEC);
    printf("s_update: %.3fms\n", (c2 - c1) * 1000.0 / CLOCKS_PER_SEC);
    return 0;
}

Выход:

snprintf: 81.443ms
s_update: 3.085ms

Имейте в виду, что это заметное улучшение производительности (в 27 раз быстрее) в большинстве случаев не оправдывает такой умный код: для вашего примера (100 итераций) разница составляет всего 30 микросекунд, 0,00003 секунды, едва измеримая.