GermanVИзопропилпеределке подлежат функции, использующие общие данные процесса.

Можно подробнее? Вводится ли новая функция или заменяется старая? Как это отражается на производительности? Какой-нибудь пример есть?
Заменяются не отдельные функции, а просто проект собирается с другими ключами и другой библиотекой (где все те же функции написаны с учетом многопоточности).

Многопоточность стандартной библиотеки, по сравнению с однопоточными вариантами заключается лишь в том, что создание/удаление из нескольких потоков в куче безопасно, и там где стандартные функции использовали глобальные переменные для хранения состояния (rand, strtok...) теперь для этого используются переменные размещенные в TLS(thread local storage), т.е. своя копия у каждого потока, и соответственно потоки не влияют друг на друга, хотя состояние у функций по-прежнему есть.

Естественно что доступ к TLS вносит накладные расходы. А в зависимости от криворукости разработчиков библиотеки производительность может упасть в разы. Но часто никакого выбора нет.
Во всех современных компиляторах под win/lin используются многопоточные версии стандартных библиотек. В некоторых можно переключаться между одно- и многопоточными. Но например в VS2008 уже нет однопоточной стандартной библиотеки С/С++.

GermanVЯ просто написал все вместе, чтобы было понятно общее направление поиска: корректная работа кода / отлавливание ошибок, которые не ловит компилятор и сборщик.
Есть одна стратегия для минимизации таких ошибок (особенно у новичков без опыта) - не использовать низкоуровневые инструменты, там где доступны высокоуровневые.
Язык С++ дает достаточно возможностей для этого.
Векторы вместо массивов, смарт-указатели вместо голых указателей и т.д.
На 99% программ это никак не скажется на производительности.
А оставшийся 1% - сначала отладить, а потом профайлером выявить узкие места и оптимизировать их.

GermanVА свободно распространяемые однопоточные библиотеки есть? Ведь я могу подцепить любую библиотеку и использовать ее функции вместо поставляемых со средой. Хочется повысить производительность.
Я надеюсь вы не собрались использовать однопоточный рантайм в многопоточной программе?
Это возможно только для однопоточных программ.

Вообще, на современных процах несколько ядер. Вам надо наоборот увеличивать число потоков, а не делать однопоточной программу :)

GermanVУ меня как раз задача с расчетами на несколько суток (а может и недель). Так что STL с его серьезным падением производительности явно не подходит.

STL никак не мешает писать максимально быстрые программы.
Тормозит не STL, а алгоритм.
Например выделение вектора размером с несколько гигов ну пусть секунды займет в худшем случае.
А алгоритм ваш работает неделями.
Как это может сказаться на скорости алгоритма? Никак, если не выделять память на каждый чих.

Да и никто не мешает обращаться с тем же вектором как с массивом через указатель, а самому вектору оставить управление памятью.

Вы для начала прогоните профайлером и посмотрите что реально тормозит (и это на 99% будет ваш код, а не станд.библиотека).
А замена стандартных библиотек не поможет в любом случае.