在x86中，你可以使用sse4位操作指令来提高速度。

//assume input is in eax
mov    ecx,31      
popcnt edx,eax   //cycle 1
lzcnt  eax,eax   //cycle 2
sub    ecx,eax
mov    eax,1
cmp    edx,1     //cycle 3
jle @done        //cycle 4 - popcnt says its a power of 2, return input unchanged
shl    eax,cl    //cycle 5
@done: rep ret   //cycle 5

在c中，您可以使用匹配的intrinsic。

或者无跳转，通过避免跳转导致的错误预测来加快速度，但通过延长依赖链来减慢速度。计时，看看哪种代码最适合您。

//assume input is in eax
mov    ecx,31
popcnt edx,eax    //cycle 1
lzcnt  eax,eax
sub    ecx,eax
mov    eax,1      //cycle 2
cmp    edx,1
mov    edx,0     //cycle 3 
cmovle ecx,edx   //cycle 4 - ensure eax does not change
shl    eax,cl    
@done: rep ret   //cycle 5

你可能会发现以下的澄清有助于达到你的目的:

尽管问题标注为c，我的5分钱。幸运的是，c++ 20将包含std::ceil2和std::floor2(参见这里)。它是consexpr模板函数，目前的GCC实现使用位移位和工作于任何整型无符号类型。

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

c++ 14 clp2的constexpr版本

#include <iostream>
#include <type_traits>

// Closest least power of 2 minus 1. Returns 0 if n = 0.
template <typename UInt, std::enable_if_t<std::is_unsigned<UInt>::value,int> = 0>
  constexpr UInt clp2m1(UInt n, unsigned i = 1) noexcept
    { return i < sizeof(UInt) * 8 ? clp2m1(UInt(n | (n >> i)),i << 1) : n; }

/// Closest least power of 2 minus 1. Returns 0 if n <= 0.
template <typename Int, std::enable_if_t<std::is_integral<Int>::value && std::is_signed<Int>::value,int> = 0>
  constexpr auto clp2m1(Int n) noexcept
    { return clp2m1(std::make_unsigned_t<Int>(n <= 0 ? 0 : n)); }

/// Closest least power of 2. Returns 2^N: 2^(N-1) < n <= 2^N. Returns 0 if n <= 0.
template <typename Int, std::enable_if_t<std::is_integral<Int>::value,int> = 0>
  constexpr auto clp2(Int n) noexcept
    { return clp2m1(std::make_unsigned_t<Int>(n-1)) + 1; }

/// Next power of 2. Returns 2^N: 2^(N-1) <= n < 2^N. Returns 1 if n = 0. Returns 0 if n < 0.
template <typename Int, std::enable_if_t<std::is_integral<Int>::value,int> = 0>
  constexpr auto np2(Int n) noexcept
    { return clp2m1(std::make_unsigned_t<Int>(n)) + 1; }

template <typename T>
  void test(T v) { std::cout << clp2(v) << std::endl; }

int main()
{
    test(-5);                          // 0
    test(0);                           // 0
    test(8);                           // 8
    test(31);                          // 32
    test(33);                          // 64
    test(789);                         // 1024
    test(char(260));                   // 4
    test(unsigned(-1) - 1);            // 0
    test<long long>(unsigned(-1) - 1); // 4294967296

    return 0;
}

为了完整起见，这里是用标准C语言实现的浮点数。

double next_power_of_two(double value) {
    int exp;
    if(frexp(value, &exp) == 0.5) {
        // Omit this case to round precise powers of two up to the *next* power
        return value;
    }
    return ldexp(1.0, exp);
}