许多处理器架构都支持log以2为底或非常类似的操作——计数前导零。许多编译器都有针对它的内在特性。参见https://en.wikipedia.org/wiki/Find_first_set

如果您正在使用GCC，您可能想要看看Lockless Inc.优化next_pow2()函数。本页描述了一种使用内置函数builtin_clz()(计数前导零)的方法，然后直接使用x86 (ia32)汇编指令bsr(位扫描反向)，就像它在另一个答案的游戏开发站点链接中所描述的那样。此代码可能比前面的回答中描述的更快。

顺便说一下，如果你不打算使用汇编指令和64位数据类型，你可以使用这个

/**
 * return the smallest power of two value
 * greater than x
 *
 * Input range:  [2..2147483648]
 * Output range: [2..2147483648]
 *
 */
__attribute__ ((const))
static inline uint32_t p2(uint32_t x)
{
#if 0
    assert(x > 1);
    assert(x <= ((UINT32_MAX/2) + 1));
#endif

    return 1 << (32 - __builtin_clz (x - 1));
}

试图为这个问题找到一个“终极”解决方案。下面的代码

针对的是C语言(不是c++)， 使用编译器内置生成有效的代码(CLZ或BSR指令)，如果编译器支持任何， 是便携式的(标准C和没有汇编)，除了内置，和 处理所有未定义的行为。

如果你用c++编写，你可以适当地调整代码。注意，c++ 20引入了std::bit_ceil，它做了完全相同的事情，只是在某些条件下行为可能是未定义的。

#include <limits.h>

#ifdef _MSC_VER
# if _MSC_VER >= 1400
/* _BitScanReverse is introduced in Visual C++ 2005 and requires
   <intrin.h> (also introduced in Visual C++ 2005). */
#include <intrin.h>
#pragma intrinsic(_BitScanReverse)
#pragma intrinsic(_BitScanReverse64)
#  define HAVE_BITSCANREVERSE 1
# endif
#endif

/* Macro indicating that the compiler supports __builtin_clz().
   The name HAVE_BUILTIN_CLZ seems to be the most common, but in some
   projects HAVE__BUILTIN_CLZ is used instead. */
#ifdef __has_builtin
# if __has_builtin(__builtin_clz)
#  define HAVE_BUILTIN_CLZ 1
# endif
#elif defined(__GNUC__)
# if (__GNUC__ > 3)
#  define HAVE_BUILTIN_CLZ 1
# elif defined(__GNUC_MINOR__)
#  if (__GNUC__ == 3 && __GNUC_MINOR__ >= 4)
#   define HAVE_BUILTIN_CLZ 1
#  endif
# endif
#endif

/**
 * Returns the smallest power of two that is not smaller than x.
 */
unsigned long int next_power_of_2_long(unsigned long int x)
{
    if (x <= 1) {
        return 1;
    }
    x--;

#ifdef HAVE_BITSCANREVERSE
    if (x > (ULONG_MAX >> 1)) {
        return 0;
    } else {
        unsigned long int index;
        (void) _BitScanReverse(&index, x);
        return (1UL << (index + 1));
    }
#elif defined(HAVE_BUILTIN_CLZ)
    if (x > (ULONG_MAX >> 1)) {
        return 0;
    }
    return (1UL << (sizeof(x) * CHAR_BIT - __builtin_clzl(x)));
#else
    /* Solution from "Bit Twiddling Hacks"
       <http://www.graphics.stanford.edu/~seander/bithacks.html#RoundUpPowerOf2>
       but converted to a loop for smaller code size.
       ("gcc -O3" will unroll this.) */
    {
        unsigned int shift;
        for (shift = 1; shift < sizeof(x) * CHAR_BIT; shift <<= 1) {
            x |= (x >> shift);
        }
    }
    return (x + 1);
#endif
}

unsigned int next_power_of_2(unsigned int x)
{
    if (x <= 1) {
        return 1;
    }
    x--;

#ifdef HAVE_BITSCANREVERSE
    if (x > (UINT_MAX >> 1)) {
        return 0;
    } else {
        unsigned long int index;
        (void) _BitScanReverse(&index, x);
        return (1U << (index + 1));
    }
#elif defined(HAVE_BUILTIN_CLZ)
    if (x > (UINT_MAX >> 1)) {
        return 0;
    }
    return (1U << (sizeof(x) * CHAR_BIT - __builtin_clz(x)));
#else
    {
        unsigned int shift;
        for (shift = 1; shift < sizeof(x) * CHAR_BIT; shift <<= 1) {
            x |= (x >> shift);
        }
    }
    return (x + 1);
#endif
}

unsigned long long next_power_of_2_long_long(unsigned long long x)
{
    if (x <= 1) {
        return 1;
    }
    x--;

#if (defined(HAVE_BITSCANREVERSE) && \
    ULLONG_MAX == 18446744073709551615ULL)
    if (x > (ULLONG_MAX >> 1)) {
        return 0;
    } else {
        /* assert(sizeof(__int64) == sizeof(long long)); */
        unsigned long int index;
        (void) _BitScanReverse64(&index, x);
        return (1ULL << (index + 1));
    }
#elif defined(HAVE_BUILTIN_CLZ)
    if (x > (ULLONG_MAX >> 1)) {
        return 0;
    }
    return (1ULL << (sizeof(x) * CHAR_BIT - __builtin_clzll(x)));
#else
    {
        unsigned int shift;
        for (shift = 1; shift < sizeof(x) * CHAR_BIT; shift <<= 1) {
            x |= (x >> shift);
        }
    }
    return (x + 1);
#endif
}

c#中的可移植解决方案:

int GetNextPowerOfTwo(int input) {
    return 1 << (int)Math.Ceiling(Math.Log2(input));
}

Math.Ceiling(Math.Log2(value))计算2的下一个幂的指数，1 <<通过移位计算实值。

更快的解决方案，如果你有。net Core 3或更高版本:

uint GetNextPowerOfTwoFaster(uint input) {
    return (uint)1 << (sizeof(uint) * 8 - System.Numerics.BitOperations.LeadingZeroCount(input - 1));
}

这将使用system . numbers . bitoperations . leadingzerocount()，如果可用，则使用硬件指令:

https://github.com/dotnet/corert/blob/master/src/System.Private.CoreLib/shared/System/Numerics/BitOperations.cs

更新:

RoundUpToPowerOf2()即将在。net 6!内部实现与上面的. net Core 3解决方案基本相同。

这里是社区更新。

对于IEEE浮点，你可以这样做。

int next_power_of_two(float a_F){
    int f = *(int*)&a_F;
    int b = f << 9 != 0; // If we're a power of two this is 0, otherwise this is 1

    f >>= 23; // remove factional part of floating point number
    f -= 127; // subtract 127 (the bias) from the exponent

    // adds one to the exponent if were not a power of two, 
    // then raises our new exponent to the power of two again.
    return (1 << (f + b)); 
}

如果你需要一个整数的解决方案，并且你能够使用内联汇编，BSR会在x86上给你一个整数的log2。它计算有多少位是正确的，这正好等于这个数字的log2。其他处理器(通常)有类似的指令，比如CLZ，根据你的编译器，可能有一个内在的可用指令来为你做这项工作。

对于任何unsigned类型，构建在Bit Twiddling Hacks上:

#include <climits>
#include <type_traits>

template <typename UnsignedType>
UnsignedType round_up_to_power_of_2(UnsignedType v) {
  static_assert(std::is_unsigned<UnsignedType>::value, "Only works for unsigned types");
  v--;
  for (size_t i = 1; i < sizeof(v) * CHAR_BIT; i *= 2) //Prefer size_t "Warning comparison between signed and unsigned integer"
  {
    v |= v >> i;
  }
  return ++v;
}

这里并没有真正的循环，因为编译器在编译时知道迭代的次数。