xref: /linux-6.15/tools/include/linux/log2.h (revision 2874c5fd)
1*2874c5fdSThomas Gleixner /* SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-or-later */
20389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo /* Integer base 2 logarithm calculation
30389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo  *
40389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo  * Copyright (C) 2006 Red Hat, Inc. All Rights Reserved.
50389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo  * Written by David Howells ([email protected])
60389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo  */
70389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo 
80389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo #ifndef _TOOLS_LINUX_LOG2_H
90389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo #define _TOOLS_LINUX_LOG2_H
100389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo 
11a12a4e02SArnaldo Carvalho de Melo #include <linux/bitops.h>
12a12a4e02SArnaldo Carvalho de Melo #include <linux/types.h>
13a12a4e02SArnaldo Carvalho de Melo 
140389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo /*
15fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * non-constant log of base 2 calculators
16fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * - the arch may override these in asm/bitops.h if they can be implemented
17fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  *   more efficiently than using fls() and fls64()
18fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * - the arch is not required to handle n==0 if implementing the fallback
19fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  */
20fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo static inline __attribute__((const))
__ilog2_u32(u32 n)21fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo int __ilog2_u32(u32 n)
22fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo {
23fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	return fls(n) - 1;
24fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo }
25fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 
26fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo static inline __attribute__((const))
__ilog2_u64(u64 n)27fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo int __ilog2_u64(u64 n)
28fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo {
29fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	return fls64(n) - 1;
30fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo }
31fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 
32fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo /*
330389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo  *  Determine whether some value is a power of two, where zero is
340389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo  * *not* considered a power of two.
350389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo  */
360389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo 
370389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo static inline __attribute__((const))
is_power_of_2(unsigned long n)380389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo bool is_power_of_2(unsigned long n)
390389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo {
400389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo 	return (n != 0 && ((n & (n - 1)) == 0));
410389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo }
420389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo 
43fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo /*
44bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  * round up to nearest power of two
45bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  */
46bd185794SArnaldo Carvalho de Melo static inline __attribute__((const))
__roundup_pow_of_two(unsigned long n)47bd185794SArnaldo Carvalho de Melo unsigned long __roundup_pow_of_two(unsigned long n)
48bd185794SArnaldo Carvalho de Melo {
49bd185794SArnaldo Carvalho de Melo 	return 1UL << fls_long(n - 1);
50bd185794SArnaldo Carvalho de Melo }
51bd185794SArnaldo Carvalho de Melo 
52bd185794SArnaldo Carvalho de Melo /*
53fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * round down to nearest power of two
54fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  */
55fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo static inline __attribute__((const))
__rounddown_pow_of_two(unsigned long n)56fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo unsigned long __rounddown_pow_of_two(unsigned long n)
57fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo {
58fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	return 1UL << (fls_long(n) - 1);
59fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo }
60fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 
61fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo /**
62fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * ilog2 - log of base 2 of 32-bit or a 64-bit unsigned value
63fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * @n - parameter
64fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  *
65fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * constant-capable log of base 2 calculation
66fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * - this can be used to initialise global variables from constant data, hence
67fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  *   the massive ternary operator construction
68fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  *
69fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * selects the appropriately-sized optimised version depending on sizeof(n)
70fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  */
71fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo #define ilog2(n)				\
72fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo (						\
73fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	__builtin_constant_p(n) ? (		\
74474c9015SLinus Torvalds 		(n) < 2 ? 0 :			\
75fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 63) ? 63 :	\
76fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 62) ? 62 :	\
77fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 61) ? 61 :	\
78fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 60) ? 60 :	\
79fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 59) ? 59 :	\
80fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 58) ? 58 :	\
81fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 57) ? 57 :	\
82fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 56) ? 56 :	\
83fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 55) ? 55 :	\
84fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 54) ? 54 :	\
85fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 53) ? 53 :	\
86fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 52) ? 52 :	\
87fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 51) ? 51 :	\
88fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 50) ? 50 :	\
89fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 49) ? 49 :	\
90fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 48) ? 48 :	\
91fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 47) ? 47 :	\
92fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 46) ? 46 :	\
93fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 45) ? 45 :	\
94fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 44) ? 44 :	\
95fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 43) ? 43 :	\
96fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 42) ? 42 :	\
97fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 41) ? 41 :	\
98fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 40) ? 40 :	\
99fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 39) ? 39 :	\
100fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 38) ? 38 :	\
101fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 37) ? 37 :	\
102fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 36) ? 36 :	\
103fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 35) ? 35 :	\
104fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 34) ? 34 :	\
105fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 33) ? 33 :	\
106fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 32) ? 32 :	\
107fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 31) ? 31 :	\
108fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 30) ? 30 :	\
109fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 29) ? 29 :	\
110fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 28) ? 28 :	\
111fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 27) ? 27 :	\
112fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 26) ? 26 :	\
113fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 25) ? 25 :	\
114fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 24) ? 24 :	\
115fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 23) ? 23 :	\
116fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 22) ? 22 :	\
117fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 21) ? 21 :	\
118fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 20) ? 20 :	\
119fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 19) ? 19 :	\
120fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 18) ? 18 :	\
121fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 17) ? 17 :	\
122fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 16) ? 16 :	\
123fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 15) ? 15 :	\
124fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 14) ? 14 :	\
125fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 13) ? 13 :	\
126fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 12) ? 12 :	\
127fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 11) ? 11 :	\
128fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL << 10) ? 10 :	\
129fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL <<  9) ?  9 :	\
130fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL <<  8) ?  8 :	\
131fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL <<  7) ?  7 :	\
132fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL <<  6) ?  6 :	\
133fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL <<  5) ?  5 :	\
134fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL <<  4) ?  4 :	\
135fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL <<  3) ?  3 :	\
136fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(n) & (1ULL <<  2) ?  2 :	\
137474c9015SLinus Torvalds 		1 ) :				\
138fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	(sizeof(n) <= 4) ?			\
139fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	__ilog2_u32(n) :			\
140fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	__ilog2_u64(n)				\
141fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  )
142fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 
143bd185794SArnaldo Carvalho de Melo /**
144bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  * roundup_pow_of_two - round the given value up to nearest power of two
145bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  * @n - parameter
146bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  *
147bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  * round the given value up to the nearest power of two
148bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  * - the result is undefined when n == 0
149bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  * - this can be used to initialise global variables from constant data
150bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  */
151bd185794SArnaldo Carvalho de Melo #define roundup_pow_of_two(n)			\
152bd185794SArnaldo Carvalho de Melo (						\
153bd185794SArnaldo Carvalho de Melo 	__builtin_constant_p(n) ? (		\
154bd185794SArnaldo Carvalho de Melo 		(n == 1) ? 1 :			\
155bd185794SArnaldo Carvalho de Melo 		(1UL << (ilog2((n) - 1) + 1))	\
156bd185794SArnaldo Carvalho de Melo 				   ) :		\
157bd185794SArnaldo Carvalho de Melo 	__roundup_pow_of_two(n)			\
158bd185794SArnaldo Carvalho de Melo  )
159fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 
160fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo /**
161fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * rounddown_pow_of_two - round the given value down to nearest power of two
162fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * @n - parameter
163fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  *
164fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * round the given value down to the nearest power of two
165fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * - the result is undefined when n == 0
166fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  * - this can be used to initialise global variables from constant data
167fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  */
168fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo #define rounddown_pow_of_two(n)			\
169fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo (						\
170fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	__builtin_constant_p(n) ? (		\
171fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 		(1UL << ilog2(n))) :		\
172fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 	__rounddown_pow_of_two(n)		\
173fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo  )
174fa37c025SArnaldo Carvalho de Melo 
1750389cd1fSArnaldo Carvalho de Melo #endif /* _TOOLS_LINUX_LOG2_H */
176