int int_log2(int u) {
  if (u < 2)
    return 1;
  if (u < 4)
    return 2;
  if (u < 8)
    return 3;
  if (u < 16)
    return 4;
  if (u < 32)
    return 5;
  if (u < 64)
    return 6;
  if (u < 128)
    return 7;
  if (u < 256)
    return 8;
  if (u < 512)
    return 9;
  if (u < 1024)
    return 10;
  if (u < 2048)
    return 11;
  if (u < 4096)
    return 12;
  if (u < 8192)
    return 13;
  if (u < 16384)
    return 14;
  if (u < 32768)
    return 15;
  if (u < 65536)
    return 16;
  if (u < 131072)
    return 17;
  if (u < 262144)
    return 18;
  if (u < 524288)
    return 19;
  if (u < 1048576)
    return 20;
  int i = 20;
  int r = 1048575;
  while (r < u) {
    r = 2 * r + 1;
    i = i + 1;
  }
  return i;
}


x86 assembly (clang, -O0):
<int_log2>:
push   %rbp
mov    %rsp,%rbp
mov    %edi,-0x8(%rbp)
cmpl   $0x2,-0x8(%rbp)
jge    111d <int_log2+0x1d>
movl   $0x1,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x4,-0x8(%rbp)
jge    1133 <int_log2+0x33>
movl   $0x2,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x8,-0x8(%rbp)
jge    1149 <int_log2+0x49>
movl   $0x3,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x10,-0x8(%rbp)
jge    115f <int_log2+0x5f>
movl   $0x4,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x20,-0x8(%rbp)
jge    1175 <int_log2+0x75>
movl   $0x5,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x40,-0x8(%rbp)
jge    118b <int_log2+0x8b>
movl   $0x6,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x80,-0x8(%rbp)
jge    11a4 <int_log2+0xa4>
movl   $0x7,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x100,-0x8(%rbp)
jge    11bd <int_log2+0xbd>
movl   $0x8,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x200,-0x8(%rbp)
jge    11d6 <int_log2+0xd6>
movl   $0x9,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x400,-0x8(%rbp)
jge    11ef <int_log2+0xef>
movl   $0xa,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x800,-0x8(%rbp)
jge    1208 <int_log2+0x108>
movl   $0xb,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x1000,-0x8(%rbp)
jge    1221 <int_log2+0x121>
movl   $0xc,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x2000,-0x8(%rbp)
jge    123a <int_log2+0x13a>
movl   $0xd,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x4000,-0x8(%rbp)
jge    1253 <int_log2+0x153>
movl   $0xe,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x8000,-0x8(%rbp)
jge    126c <int_log2+0x16c>
movl   $0xf,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x10000,-0x8(%rbp)
jge    1285 <int_log2+0x185>
movl   $0x10,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x20000,-0x8(%rbp)
jge    129e <int_log2+0x19e>
movl   $0x11,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x40000,-0x8(%rbp)
jge    12b7 <int_log2+0x1b7>
movl   $0x12,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x80000,-0x8(%rbp)
jge    12d0 <int_log2+0x1d0>
movl   $0x13,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
cmpl   $0x100000,-0x8(%rbp)
jge    12e9 <int_log2+0x1e9>
movl   $0x14,-0x4(%rbp)
jmp    1323 <int_log2+0x223>
movl   $0x14,-0xc(%rbp)
movl   $0xfffff,-0x10(%rbp)
mov    -0x10(%rbp),%eax
cmp    -0x8(%rbp),%eax
jge    131d <int_log2+0x21d>
mov    -0x10(%rbp),%eax
shl    $0x1,%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0x10(%rbp)
mov    -0xc(%rbp),%eax
add    $0x1,%eax
mov    %eax,-0xc(%rbp)
jmp    12f7 <int_log2+0x1f7>
mov    -0xc(%rbp),%eax
mov    %eax,-0x4(%rbp)
mov    -0x4(%rbp),%eax
pop    %rbp
ret

x86 assembly (clang, -O2):
<int_log2>:
mov    $0x1,%eax
cmp    $0x2,%edi
jl     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x2,%eax
cmp    $0x4,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x3,%eax
cmp    $0x8,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x4,%eax
cmp    $0x10,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x5,%eax
cmp    $0x20,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x6,%eax
cmp    $0x40,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x7,%eax
cmp    $0x80,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x8,%eax
cmp    $0x100,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x9,%eax
cmp    $0x200,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0xa,%eax
cmp    $0x400,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0xb,%eax
cmp    $0x800,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0xc,%eax
cmp    $0x1000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0xd,%eax
cmp    $0x2000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0xe,%eax
cmp    $0x4000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0xf,%eax
cmp    $0x8000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x10,%eax
cmp    $0x10000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x11,%eax
cmp    $0x20000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x12,%eax
cmp    $0x40000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x13,%eax
cmp    $0x80000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x14,%eax
cmp    $0x100000,%edi
jb     1234 <int_log2+0x134>
mov    $0x14,%eax
mov    $0xfffff,%ecx
add    %ecx,%ecx
add    $0x1,%ecx
add    $0x1,%eax
cmp    %edi,%ecx
jl     1228 <int_log2+0x128>
ret

LLVM IR (-O0):
define i32 @int_log2(i32 %0) {
%2 = alloca i32
%3 = alloca i32
%4 = alloca i32
%5 = alloca i32
store i32 %0, i32* %3
%6 = load i32, i32* %3
%7 = icmp slt i32 %6, 2
br i1 %7, label %8, label %9
8: ; preds = %1
store i32 1, i32* %2
br label %98
9: ; preds = %1
%10 = load i32, i32* %3
%11 = icmp slt i32 %10, 4
br i1 %11, label %12, label %13
12: ; preds = %9
store i32 2, i32* %2
br label %98
13: ; preds = %9
%14 = load i32, i32* %3
%15 = icmp slt i32 %14, 8
br i1 %15, label %16, label %17
16: ; preds = %13
store i32 3, i32* %2
br label %98
17: ; preds = %13
%18 = load i32, i32* %3
%19 = icmp slt i32 %18, 16
br i1 %19, label %20, label %21
20: ; preds = %17
store i32 4, i32* %2
br label %98
21: ; preds = %17
%22 = load i32, i32* %3
%23 = icmp slt i32 %22, 32
br i1 %23, label %24, label %25
24: ; preds = %21
store i32 5, i32* %2
br label %98
25: ; preds = %21
%26 = load i32, i32* %3
%27 = icmp slt i32 %26, 64
br i1 %27, label %28, label %29
28: ; preds = %25
store i32 6, i32* %2
br label %98
29: ; preds = %25
%30 = load i32, i32* %3
%31 = icmp slt i32 %30, 128
br i1 %31, label %32, label %33
32: ; preds = %29
store i32 7, i32* %2
br label %98
33: ; preds = %29
%34 = load i32, i32* %3
%35 = icmp slt i32 %34, 256
br i1 %35, label %36, label %37
36: ; preds = %33
store i32 8, i32* %2
br label %98
37: ; preds = %33
%38 = load i32, i32* %3
%39 = icmp slt i32 %38, 512
br i1 %39, label %40, label %41
40: ; preds = %37
store i32 9, i32* %2
br label %98
41: ; preds = %37
%42 = load i32, i32* %3
%43 = icmp slt i32 %42, 1024
br i1 %43, label %44, label %45
44: ; preds = %41
store i32 10, i32* %2
br label %98
45: ; preds = %41
%46 = load i32, i32* %3
%47 = icmp slt i32 %46, 2048
br i1 %47, label %48, label %49
48: ; preds = %45
store i32 11, i32* %2
br label %98
49: ; preds = %45
%50 = load i32, i32* %3
%51 = icmp slt i32 %50, 4096
br i1 %51, label %52, label %53
52: ; preds = %49
store i32 12, i32* %2
br label %98
53: ; preds = %49
%54 = load i32, i32* %3
%55 = icmp slt i32 %54, 8192
br i1 %55, label %56, label %57
56: ; preds = %53
store i32 13, i32* %2
br label %98
57: ; preds = %53
%58 = load i32, i32* %3
%59 = icmp slt i32 %58, 16384
br i1 %59, label %60, label %61
60: ; preds = %57
store i32 14, i32* %2
br label %98
61: ; preds = %57
%62 = load i32, i32* %3
%63 = icmp slt i32 %62, 32768
br i1 %63, label %64, label %65
64: ; preds = %61
store i32 15, i32* %2
br label %98
65: ; preds = %61
%66 = load i32, i32* %3
%67 = icmp slt i32 %66, 65536
br i1 %67, label %68, label %69
68: ; preds = %65
store i32 16, i32* %2
br label %98
69: ; preds = %65
%70 = load i32, i32* %3
%71 = icmp slt i32 %70, 131072
br i1 %71, label %72, label %73
72: ; preds = %69
store i32 17, i32* %2
br label %98
73: ; preds = %69
%74 = load i32, i32* %3
%75 = icmp slt i32 %74, 262144
br i1 %75, label %76, label %77
76: ; preds = %73
store i32 18, i32* %2
br label %98
77: ; preds = %73
%78 = load i32, i32* %3
%79 = icmp slt i32 %78, 524288
br i1 %79, label %80, label %81
80: ; preds = %77
store i32 19, i32* %2
br label %98
81: ; preds = %77
%82 = load i32, i32* %3
%83 = icmp slt i32 %82, 1048576
br i1 %83, label %84, label %85
84: ; preds = %81
store i32 20, i32* %2
br label %98
85: ; preds = %81
store i32 20, i32* %4
store i32 1048575, i32* %5
br label %86
86: ; preds = %90, %85
%87 = load i32, i32* %5
%88 = load i32, i32* %3
%89 = icmp slt i32 %87, %88
br i1 %89, label %90, label %96
90: ; preds = %86
%91 = load i32, i32* %5
%92 = mul nsw i32 2, %91
%93 = add nsw i32 %92, 1
store i32 %93, i32* %5
%94 = load i32, i32* %4
%95 = add nsw i32 %94, 1
store i32 %95, i32* %4
br label %86
96: ; preds = %86
%97 = load i32, i32* %4
store i32 %97, i32* %2
br label %98
98: ; preds = %96, %84, %80, %76, %72, %68, %64, %60, %56, %52, %48, %44, %40, %36, %32, %28, %24, %20, %16, %12, %8
%99 = load i32, i32* %2
ret i32 %99
}

LLVM IR (-O2):
define i32 @int_log2(i32 %0) {
%2 = icmp slt i32 %0, 2
br i1 %2, label %48, label %3
3: ; preds = %1
%4 = icmp ult i32 %0, 4
br i1 %4, label %48, label %5
5: ; preds = %3
%6 = icmp ult i32 %0, 8
br i1 %6, label %48, label %7
7: ; preds = %5
%8 = icmp ult i32 %0, 16
br i1 %8, label %48, label %9
9: ; preds = %7
%10 = icmp ult i32 %0, 32
br i1 %10, label %48, label %11
11: ; preds = %9
%12 = icmp ult i32 %0, 64
br i1 %12, label %48, label %13
13: ; preds = %11
%14 = icmp ult i32 %0, 128
br i1 %14, label %48, label %15
15: ; preds = %13
%16 = icmp ult i32 %0, 256
br i1 %16, label %48, label %17
17: ; preds = %15
%18 = icmp ult i32 %0, 512
br i1 %18, label %48, label %19
19: ; preds = %17
%20 = icmp ult i32 %0, 1024
br i1 %20, label %48, label %21
21: ; preds = %19
%22 = icmp ult i32 %0, 2048
br i1 %22, label %48, label %23
23: ; preds = %21
%24 = icmp ult i32 %0, 4096
br i1 %24, label %48, label %25
25: ; preds = %23
%26 = icmp ult i32 %0, 8192
br i1 %26, label %48, label %27
27: ; preds = %25
%28 = icmp ult i32 %0, 16384
br i1 %28, label %48, label %29
29: ; preds = %27
%30 = icmp ult i32 %0, 32768
br i1 %30, label %48, label %31
31: ; preds = %29
%32 = icmp ult i32 %0, 65536
br i1 %32, label %48, label %33
33: ; preds = %31
%34 = icmp ult i32 %0, 131072
br i1 %34, label %48, label %35
35: ; preds = %33
%36 = icmp ult i32 %0, 262144
br i1 %36, label %48, label %37
37: ; preds = %35
%38 = icmp ult i32 %0, 524288
br i1 %38, label %48, label %39
39: ; preds = %37
%40 = icmp ugt i32 %0, 1048575
br i1 %40, label %41, label %48
41: ; preds = %39, %41
%42 = phi i32 [ %45, %41 ], [ 1048575, %39 ]
%43 = phi i32 [ %46, %41 ], [ 20, %39 ]
%44 = shl nsw i32 %42, 1
%45 = or i32 %44, 1
%46 = add nuw nsw i32 %43, 1
%47 = icmp slt i32 %45, %0
br i1 %47, label %41, label %48
48: ; preds = %41, %39, %37, %35, %33, %31, %29, %27, %25, %23, %21, %19, %17, %15, %13, %11, %9, %7, %5, %3, %1
%49 = phi i32 [ 1, %1 ], [ 2, %3 ], [ 3, %5 ], [ 4, %7 ], [ 5, %9 ], [ 6, %11 ], [ 7, %13 ], [ 8, %15 ], [ 9, %17 ], [ 10, %19 ], [ 11, %21 ], [ 12, %23 ], [ 13, %25 ], [ 14, %27 ], [ 15, %29 ], [ 16, %31 ], [ 17, %33 ], [ 18, %35 ], [ 19, %37 ], [ 20, %39 ], [ %46, %41 ]
ret i32 %49
}