C / c++中用于整数输入的高效微软(例如Visual Studio 2017)特定解决方案。在检查最有效的1位的位置之前，通过递减处理输入完全匹配2的幂值的情况。

inline unsigned int ExpandToPowerOf2(unsigned int Value)
{
    unsigned long Index;
    _BitScanReverse(&Index, Value - 1);
    return (1U << (Index + 1));
}

// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

#if defined(WIN64) // The _BitScanReverse64 intrinsic is only available for 64 bit builds because it depends on x64

inline unsigned long long ExpandToPowerOf2(unsigned long long Value)
{
    unsigned long Index;
    _BitScanReverse64(&Index, Value - 1);
    return (1ULL << (Index + 1));
}

#endif

这将为英特尔处理器生成5个左右的内联指令，类似如下:

dec eax
bsr rcx, rax
inc ecx
mov eax, 1
shl rax, cl

显然Visual Studio c++编译器并没有针对编译时值进行优化，但这里并没有大量的指令。

编辑:

如果你想让输入值1产生1(2的0次方)，对上面代码的一个小修改仍然会生成没有分支的直通指令。

inline unsigned int ExpandToPowerOf2(unsigned int Value)
{
    unsigned long Index;
    _BitScanReverse(&Index, --Value);
    if (Value == 0)
        Index = (unsigned long) -1;
    return (1U << (Index + 1));
}

生成更多的指令。诀窍在于Index可以被一个测试后跟一个cmove指令所取代。

from math import ceil, log2
pot_ceil = lambda N: 0x1 << ceil(log2(N))

测试:

for i in range(10):
    print(i, pot_ceil(i))

输出:

1 1
2 2
3 4
4 4
5 8
6 8
7 8
8 8
9 16
10 16

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

next = pow(2, ceil(log(x)/log(2)));

这是通过找到你想要2乘以x的数字来实现的(取这个数字的对数，然后除以想要的底数的对数，详见维基百科)。然后把它四舍五入，得到最接近的整数幂。

这是一个比其他地方链接的按位方法更通用的方法(即更慢!)，但很好地了解数学，不是吗?

g++编译器提供了一个内置函数__builtin_clz，用于计算前导零:

所以我们可以这样做:

int nextPowerOfTwo(unsigned int x) {
  return 1 << sizeof(x)*8 - __builtin_clz(x);
}

int main () {
  std::cout << nextPowerOfTwo(7)  << std::endl;
  std::cout << nextPowerOfTwo(31) << std::endl;
  std::cout << nextPowerOfTwo(33) << std::endl;
  std::cout << nextPowerOfTwo(8)  << std::endl;
  std::cout << nextPowerOfTwo(91) << std::endl;
  
  return 0;
}

结果:

8
32
64
16
128

但请注意，对于x == 0， __builtin_clz return是未定义的。

这是我用来让它成为一个常数表达式的，如果输入是一个常数表达式的话。

#define uptopow2_0(v) ((v) - 1)
#define uptopow2_1(v) (uptopow2_0(v) | uptopow2_0(v) >> 1)
#define uptopow2_2(v) (uptopow2_1(v) | uptopow2_1(v) >> 2)
#define uptopow2_3(v) (uptopow2_2(v) | uptopow2_2(v) >> 4)
#define uptopow2_4(v) (uptopow2_3(v) | uptopow2_3(v) >> 8)
#define uptopow2_5(v) (uptopow2_4(v) | uptopow2_4(v) >> 16)

#define uptopow2(v) (uptopow2_5(v) + 1)  /* this is the one programmer uses */

例如，这样的表达式:

uptopow2(sizeof (struct foo))

会很好地化简为常数。