如何在编译时计算以2为底的对数？

Question

我有一个正常的常量值，它来自于不同于我的库的地方，叫做the_val。现在，我想让log_of_the_val等于floor(log_2(the_val)) - 不是指C++代码 - 并且我当然希望这在编译时发生。

现在，使用gcc，我可以做一些如下的操作：

decltype(the_val) log_of_the_val = sizeof(the_val) * CHAR_BIT - __builtin_clz(the_val) - 1;

我想这应该可以工作（长度减去标题零的数量）。否则，我可以自己实现一个constexpr函数，但我敢打赌有其他更简单、更便携的方法可以在编译时使用。问题是，那会是什么？

- einpoklum

Answer 1

最直接的解决方法是使用<cmath>中的std::log2，但这并没有被指定为constexpr - 在gcc下是，但在clang下不是。 （实际上，libstdc++ std::log2 调用了__builtin_log2，在gcc下是constexpr的。） __builtin_clz在gcc和clang下都是constexpr的，所以你可能想要使用它。

完全可移植的解决方案是编写一个递归constexpr整数log2：

constexpr unsigned cilog2(unsigned val) { return val ? 1 + cilog2(val >> 1) : -1; }

- ecatmur

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为什么要用-1？另外，我觉得修复了偏移量问题。 - einpoklum

@einpoklum log2(0)是一个错误，但将其简化为返回-1可以简化实现。另一种选择是在1处终止递归，并对0抛出std::domain_error异常：constexpr unsigned cilog2(unsigned val) { return val > 1 ? 1 + cilog2(val >> 1) : val == 1 ? 0 : throw std::domain_error{"cilog2(0)"}; } - ecatmur