Voy ahora un poco justo de tiempo para ponerme a mirar qué falla,  pero así a primera vista, me da que tu problema está en el uso de itoa:

http://www.cplusplus.com/reference/clibrary/cstdlib/itoa/

Lo miraré luego si tengo un rato, mientras, te dejo una alternativa que uso yo en uno de mis programillas:

 
char fnom[40];
std::ofstream fichero;
for(int i=0;i<nimg;i++){
	sprintf(fnom,"histogrames/%d.dat",i);
	fichero.open(fnom);
	do_something();
	fichero.close();
}
 

este código abre/crea ficheros en la carpeta histogrames con nombre 0.dat, 1.dat etc etc etc.

Para tu caso, te podría servir usar algo así pero primero obteniendo la parte sin números del nombre del fichero, para luego juntarlas usando sprintf.

Pasar de int a char[], te lo he puesto, pero no has mirado lo suficiente:

sprintf(fnom,"histogrames/%d.dat",i);

Ese es mi código. Que coloca en la cadena fnom "histogrames/(valor de i).dat

sprintf(fnom,"%d",i);

y con esa simple modificación imprimes un número en la cadena fnom.

Hay que mirar más xD

Eso está en C++. sprintf es una función de la biblioteca cstdio. Recordemos que C se puede catalogar como un subconjunto dentro de C++ si miramos que C++ incluye todo (o casi todo) lo de C.

Tu alternativa, posiblemente entre otras, usar sstreams:

#include <sstream>
std::stringstream z;
z << "hello " << 99;
 

http://cplusplus.com/reference/iostream/stringstream/

Pero me gustaría saber como cambiar un caracter a megaman-01 que sea convirtiendo un int a un char y asignandolo a la posición.

Si miráis este código podéis ver que el valor se le asigna dentro de la función pero fuera no.

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
using namespace std;
void cambiar_nombre(char *name,int a,int b);
void cambiar_nombre(char *name,int a,int b){
    char c[2];
    itoa(a,c,10);
    name[b]=c[0];
    name[b+1]=c[1];
    cout << c[0] << endl;
    cout << c[1] << endl;
    cout << name[0] << endl;
    cout << name[1] << endl;
 
};
int main(int argc,char *argv[]){
    char hola[]="hola";
    cambiar_nombre(hola,15,0);
    cout << "\n----------------------------"<< endl;
    cout << hola;
    cin.get();
    cin.get();
    return 0;
}

@Samael.Black, "stdlib.h"?? O usas C, o usas C++, en el cual la biblioteca estándar de C se usa como <cstdlib>

@Xafi, Algunas cosas
Diría que no usas C ni C++ nunca, ni siquiera estás asignando correctamente las cadenas, ni declarandoles correctamente, sea para C o para C++. A demás, mencionas no usar "printf y eso" (¿?) y preguntas cómo sería en C++ cuando en tu primer "approach" usas "itoa"    En fin, si vas a usar C++ como "lenguaje", podrías empezar por usar stringstream para convertir un entero a cadena, como te refirió Akai antes, que sería algo asi:

stringstream sstr;
sstr.str().clear();
sstr<<tuEntero;

Y luego:

sstr.str()

Para obtener un objeto string conteniendo el número como cadena.

Te daré una solución al estilo C++, pero tendrás que investigar cómo hacerlo y escribirlo por tu cuenta, de otra forma sentirías el "placer" de verlo funcionar sin el esfuerzo de aprenderlo, ni el entendimiento necesario  

Primero, pasarás una referencia de la cadena a una función, no hablo de un puntero, sino una referencia, y usarás la clase string para trabajar con ella. Después, utilizarás stringstream para convertir tu número, modificarás el string, y notarás cómo al pasar una referencia, obtienes los cambios de regreso.

Cheers