我想写一个函数，返回最接近的2的次幂数。例如，如果我的输入是789，输出应该是1024。有没有办法不使用任何循环，而只是使用一些位运算符?
当前回答
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;
}
其他回答
在标准c++20中，这包含在<bit>中。 答案很简单
#include <bit>
unsigned long upper_power_of_two(unsigned long v)
{
return std::bit_ceil(v);
}
注意: 我给出的解决方案是针对c++，而不是c，我会给出这个问题的答案，但它是这个问题的副本!
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;
}
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));
}
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
我试着找到最接近2的次幂，然后写出这个函数。希望它能帮助你。只要用最近的小数乘以2，就能得到2的最近上次方
int nearest_upper_power(int number){
int temp=number;
while((number&(number-1))!=0){
temp<<=1;
number&=temp;
}
//Here number is closest lower power
number*=2;
return number;
}
