Um ótimo recurso de programação, Bit Twiddling Hacks, propõe (Aqui) o seguinte método para calcular log2 de um inteiro de 32 bits:

#define LT(n) n, n, n, n, n, n, n, n, n, n, n, n, n, n, n, n
static const char LogTable256[256] = 
{
    -1, 0, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3, 3,
    LT(4), LT(5), LT(5), LT(6), LT(6), LT(6), LT(6),
    LT(7), LT(7), LT(7), LT(7), LT(7), LT(7), LT(7), LT(7)
};

unsigned int v; // 32-bit word to find the log of
unsigned r;     // r will be lg(v)
register unsigned int t, tt; // temporaries
if (tt = v >> 16)
{
    r = (t = tt >> 8) ? 24 + LogTable256[t] : 16 + LogTable256[tt];
}
else 
{
    r = (t = v >> 8) ? 8 + LogTable256[t] : LogTable256[v];
}

e menciona que

O método de tabela de pesquisa leva apenas cerca de 7 operações para localizar o log de um valor de 32 bits. Se estendido para quantidades de 64 bits, seriam necessárias aproximadamente 9 operações.

mas, infelizmente, não dá nenhuma informação adicional sobre o caminho que se deve realmente ir para estender o algoritmo para inteiros de 64 bits.

Alguma dica sobre como um algoritmo de 64 bits desse tipo seria parecido?