vilerenko,

Чтобы атомарно модицифировать несколько файлов, нужно
1) произвести блокировку (некоего объекта выполняющего роль мьютекса)
2) внести изменения в файлы
3) снять блокировку

Пункты 1, 3 можно делать по разному.
Вариант 1.
Эксклюзивно заблокировать один из модифицируемых файлов (либо использовать отдельный файл специально для блокировки).
Под линуксом - flock + LOCK_EX http://www.opennet.ru/man.shtml?topic=flock
Под виндой - LockFileEx + LOCKFILE_EXCLUSIVE_LOCK http://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa365203(v=vs.85).aspx

Вариант 2.
Использовать межпроцессный именованный мьютекс.
Boost named_mutex http://www.boost.org/doc/libs/1_42_0/doc/html/boost/interprocess/named_mutex.html
(Есть также родные аналоги на каждой платформе без завязки на Буст, но мне лень искать ссылки)