Sachverhalt:
A. Die Stimmberechtigten des Kantons Zürich nahmen in der Volksabstimmung vom 30. November 2008 folgende neue Bestimmung des Gesundheitsgesetzes (GesG/ZH) an:
§ 17 Privatapotheken
Zur Führung einer ärztlichen Privatapotheke ist eine Bewilligung der Direktion des Gesundheitswesens erforderlich. Die Bewilligung wird praxisberechtigten Ärztinnen und Ärzten sowie ambulanten gemeinnützigen Instituten gemäss Ärzteverordnung erteilt. Die Inhaberinnen und Inhaber von ärztlichen Privatapotheken dürfen Arzneimittel nur an Patientinnen und Patienten abgeben, die bei ihnen in Behandlung stehen. Die Abgabe hat unter ärztlicher Aufsicht und Verantwortung zu erfolgen.
B. Der Apothekerverband des Kantons Zürich, zwei weitere Vereinigungen und vier Fachapothekerinnen erheben gegen den neu erlassenen § 17 GesG/ZH beim Bundesgericht Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten. Sie beantragen, den Beschluss des Regierungsrats vom 9. Dezember 2008 über die Ergebnisse der kantonalen Volksabstimmung aufzuheben, soweit er die Zürcher Medikamentenabgabe-Initiative betrifft, und den Regierungsrat anzuweisen, den geänderten § 17 GesG/ZH nicht in Kraft zu setzen. Im Falle ihrer Inkraftsetzung sei die neue Bestimmung aufzuheben.
Die Gesundheitsdirektion des Kantons Zürich ersucht im Auftrag des Regierungsrats um Abweisung der Beschwerde, soweit darauf einzutreten sei. Das ebenfalls zur Vernehmlassung eingeladene Eidgenössische Departement des Innern hat auf eine Stellungnahme verzichtet.
Im zweiten Schriftenwechsel halten die Parteien an ihren Anträgen fest.
C. Der Präsident der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung hat am 31. März 2009 das Gesuch der Ärztegesellschaft des Kantons Zürich, im bundesgerichtlichen Verfahren als Beteiligte zugelassen zu werden, abgewiesen.
D. Das Bundesgericht erhielt am 5. März 2010 Kenntnis davon, dass der angefochtene Beschluss des Regierungsrats vom 9. Dezember 2008 nicht rechtskräftig sei. Der Präsident der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung hat darauf das Verfahren bis zur Erwahrung des Abstimmungsergebnisses sistiert. Nachdem die I. öffentlich-rechtliche Abteilung des Bundesgerichts am 20. Januar 2011 eine Stimmrechtsbeschwerde gegen die Volksabstimmung vom 30. November 2008 abgewiesen hatte (Urteil 1C_468/2010), stellte der Regierungsrat am 16. Februar 2011 fest, dass das Abstimmungsergebnis vom 30. November 2008 rechtskräftig sei.
Der Präsident der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung verfügte am 1. März 2011 die Wiederaufnahme des Verfahrens.
E. Die II. öffentlich-rechtliche Abteilung des Bundesgerichts entschied über die Beschwerde an einer öffentlichen Sitzung vom 23. September 2011.

Erwägungen:
1. 1.1 Die Beschwerde richtet sich gegen § 17 GesG/ZH. Allerdings wird nur eventuell - im Fall von dessen Inkraftsetzung - die Aufhebung dieser Norm verlangt. In erster Linie stellen die Beschwerdeführer die soeben erwähnten anderen Anträge. Sie legen indessen mit keinem Wort dar, inwiefern die angefochtene Publikation des Abstimmungsergebnisses rechtswidrig sein sollte, zumal sie keine Stimmrechtsbeschwerde erheben. Da sie sich offenkundig allein gegen § 17 GesG/ZH wenden wollen, ist auf ihren Antrag, der Publikationsbeschluss vom 9. Dezember 2008 sei aufzuheben, nicht einzutreten. Dasselbe gilt für den Antrag, den Regierungsrat zu verpflichten, § 17 GesG/ZH nicht in Kraft zu setzen. Falls das Bundesgericht die fragliche Norm aufheben sollte, könnte sie der Regierungsrat auch nicht mehr in Kraft setzen.
1.2 Nach <ref-law> ist die Beschwerde gegen eine generell-abstrakte Norm innert 30 Tagen nach ihrer gemäss kantonalem Recht massgebenden Veröffentlichung zu erheben. Es spielt keine Rolle, dass die angefochtene Bestimmung im Zeitpunkt der Beschwerdeerhebung noch nicht in Kraft steht. Nach der Rechtsprechung muss allein klargestellt sein, dass die Norm, die angefochten wird, definitiv verabschiedet ist und auf einen bereits bestimmten oder noch zu bestimmenden Termin in Kraft treten kann (<ref-ruling> E. 1.2). Das Gesetzgebungsverfahren findet seinen Abschluss im Falle einer Volksabstimmung in der Regel mit dem sog. Erwahrungsbeschluss, in dem festgestellt wird, dass gegen das Ergebnis der Abstimmung keine Einsprachen eingereicht oder diese erledigt worden sind (<ref-ruling> E. 1). Das von den Beschwerdeführern bereits gegen die Publikation der Abstimmungsergebnisse - und nicht von deren Erwahrung - erhobene Rechtsmittel wurde daher verfrüht eingereicht. Praxisgemäss ist das bundesgerichtliche Verfahren bis zum Vorliegen des Erwahrungsbeschlusses sistiert worden.
1.3 § 17 GesG/ZH schränkt die beschwerdeführenden Apothekerinnen in ihrer Tätigkeit nicht ein. Diese machen jedoch geltend, die Zulassung der ärztlichen Selbstdispensation durch diese Norm werde ihren Umsatz und jenen der gesamten Apothekerschaft im Kanton Zürich verringern. Aus dieser faktischen Wirkung leiten sie ihre Legitimation zur Beschwerdeführung her.
Nach <ref-law> ist zur Anfechtung eines kantonalen Erlasses befugt, wer an der Änderung oder Aufhebung der fraglichen Normen ein schutzwürdiges Interesse hat. Dieses kann aktueller oder virtueller Natur sowie rechtlicher oder bloss tatsächlicher Art sein (<ref-ruling> E. 2.2 S. 290).
Das Bundesgericht hat in seiner bisherigen Rechtsprechung Apothekern sowie ihren Vereinigungen die Befugnis abgesprochen, gesetzliche Bestimmungen, welche die ärztliche Selbstdispensation zulassen, mit staatsrechtlicher Beschwerde anzufechten. Es befand, dass die massgeblichen Vorschriften des Bundesrechts (Art. 37 Abs. 3 des Bundesgesetzes vom 18. März 1994 über die Krankenversicherung [KVG; SR 832.10] und Art. 26 Abs. 1 sowie Art. 30 des Bundesgesetzes vom 15. Dezember über Arzneimittel und Medizinprodukte [Heilmittelgesetz, HMG; SR 812.21]) die Apotheker nicht vor Konkurrenz schützen wollten und deshalb ihre Beschwerdelegitimation nicht zu begründen vermöchten. Eine solche bestehe auch nicht, um eine rechtsungleiche Begünstigung der Ärzte geltend zu machen (<ref-ruling> E. 2.5 und 2.6 S. 202 ff.; Urteil 2P.287/2002 vom 22. Dezember 2003 E. 2.3; Urteil 2P.195/1998 vom 15. Juni 1999, ZBl 101/2000 533 E. 3d S. 536 ff.).
Diese Praxis bezog sich auf das Rechtsmittel der staatsrechtlichen Beschwerde, das gemäss Art. 88 OG nur bei Eingriffen in rechtlich geschützte Interessen erhoben werden konnte. Da nach <ref-law> zur Erhebung einer Beschwerde in öffentlich-rechtlichen Angelegenheiten nunmehr ein bloss tatsächliches Interesse genügt, erscheint die Argumentation in der bisherigen Rechtsprechung überholt. Der näheren Prüfung bedarf hingegen, ob das tatsächliche Interesse der Apotheker, die Konkurrenz durch die ärztliche Selbstdispensation abzuwenden, auch als schutzwürdig im Sinne von <ref-law> erscheint.
Nach einer langjährigen Rechtsprechung vermag die Konkurrentenstellung allein noch keine Legitimation zur Beschwerdeführung gegen Bestimmungen zu begründen, die andere begünstigen. Vielmehr folgt diese Art des Berührtseins aus dem Prinzip des freien Wettbewerbs und schafft deshalb noch keine besondere schutzwürdige Beziehungsnähe (<ref-ruling> E. 3d S. 9; <ref-ruling> E. 4d/e S. 202 f.). Anders verhält es sich, wenn Bestimmungen mit wirtschaftspolitischer Zielsetzung in Frage stehen, die gerade das Konkurrenzverhältnis zwischen verschiedenen Gewerbetreibenden regeln wollen. In diesem Fall ist eine besondere Beziehungsnähe und damit ein schutzwürdiges Interesse an der Beschwerdeführung zu bejahen. Das Gleiche gilt, wenn gesetzliche Vorschriften Konkurrenten ungleich behandeln oder in ungleicher Weise auf sie angewendet werden (<ref-ruling> E. 3e S. 9 f. und E. 3g/cc S. 12).
Die mit der in Frage stehenden Norm aufgehobene frühere Bestimmung von § 17 GesG/ZH berechtigte lediglich die Ärzte ausserhalb der Städte Zürich und Winterthur, mit Bewilligung der Direktion des Gesundheitswesens eine Privatapotheke zu führen. Es handelte sich somit um eine Schutznorm zu Gunsten der Apotheken in den beiden Städten (<ref-ruling> E. 2.3). Mit der neuen Regelung soll dieser bis dahin bestehende Schutz vor Konkurrenz durch Ärzte dahinfallen. Es verhält sich damit ähnlich wie in einer vor kurzem beurteilten Streitsache, in welcher das Bundesgericht auf eine Beschwerde von Winzern eingetreten ist, die sich gegen einen Erlass wehrten, welcher die Befugnis zur Verwendung einer kontrollierten Ursprungsbezeichnung für Weine ausdehnen wollte (<ref-ruling>). Die Ursprungsbezeichnungen umschreiben nach festgelegten Kriterien einen Kreis von Produzenten, welche für ihre Produkte eine bestimmte Bezeichnung verwenden dürfen; solche Regelungen stellen eine spezielle Zulassungsordnung für die umschriebenen Produkte bzw. ihre Produzenten dar, so dass diese ein schutzwürdiges Interesse daran haben, dass der Kreis nicht ausgedehnt wird (E. 1.2).
Es ist daher davon auszugehen, dass die im vorliegenden Fall angefochtene Regelung die Apotheker in schutzwürdigen tatsächlichen Interessen berührt. Den beschwerdeführenden Apothekerinnen ist daher die Legitimation zuzuerkennen. Das Gleiche gilt für die Vereinigungen, da die spezifischen Voraussetzungen der Rechtsmittelerhebung zugunsten ihrer Mitglieder erfüllt sind (vgl. <ref-ruling> E. 2.4 S. 214). Auf die Beschwerde ist daher - mit den erwähnten Vorbehalten - einzutreten.
2. Nach Auffassung der Beschwerdeführer ist § 17 GesG/ZH mit dem Bundesrecht nicht vereinbar. Sie behaupten, die Norm verletze Bestimmungen des Krankenversicherungsgesetzes (Art. 37 Abs. 3), des Heilmittelgesetzes (Art. 24 und 30) sowie des Bundesgesetzes vom 23. Juni 2006 über die universitären Medizinalberufe ([Medizinalberufegesetz, MedBG; SR 811.11] Art. 40 in Verbindung mit Art. 4 Abs. 2, Art. 8 und 36 Abs. 1 lit. a). Ausserdem machen sie geltend, § 17 GesG/ZH verstosse gegen die Eigentumsgarantie (<ref-law>) und die Wirtschaftsfreiheit (Art. 27 und 94 BV) sowie gegen die verfassungsmässigen Grundsätze der Rechtsgleichheit (Art. 8), des Vertrauensschutzes (<ref-law>) sowie der Gewaltenteilung und der Demokratie (Art. 73 KV). Hinsichtlich der zwei zuletzt genannten Prinzipien genügt ihre Eingabe indessen den Begründungsanforderungen (Art. 42 Abs. 2 und Art. 106 Abs. 2 BGG) nicht, so dass in diesem Umfang auf das erhobene Rechtsmittel nicht einzutreten ist.
3. 3.1 Die Gesetzesbestimmungen des Bundesrechts, denen § 17 GesG/ZH nach Ansicht der Beschwerdeführer widersprechen soll, regeln die Selbstdispensation nicht näher. Das Krankenversicherungsgesetz nennt in Art. 35 ff. die Leistungserbringer, deren Tätigkeit zu Lasten der obligatorischen Krankenversicherung zugelassen ist. Es erwähnt in diesem Zusammenhang in Art. 37 Abs. 3 auch die ärztliche Selbstdispensation. Nach dieser Norm bestimmen die Kantone, unter welchen Voraussetzungen Ärzte mit einer kantonalen Bewilligung zur Führung einer Apotheke den zugelassenen Apothekern gleichgestellt sind. Sie berücksichtigen dabei insbesondere die Zugangsmöglichkeiten der Patienten zu einer Apotheke.
3.2 <ref-law> bestätigt im ersten Satz zunächst die kantonale Zuständigkeit, die ärztliche Selbstdispensation für den Bereich der sozialen Krankenversicherung zu ordnen. Die Tragweite des zweiten Satzes der Norm, wonach bei der Regelung die Zugangsmöglichkeiten der Patienten zu einer Apotheke zu berücksichtigen seien, ist freilich in der parlamentarischen Beratung unklar geblieben. Das Bundesgericht ist gestützt auf eine Analyse der Entstehungsgeschichte zum Schluss gelangt, der zweite Satz von <ref-law> bezwecke, eine den lokalen Gegebenheiten angepasste, optimale und zugleich für die obligatorische Krankenversicherung wirtschaftlich tragbare Versorgung der Patienten sicherzustellen. Dabei werde die Funktion der öffentlichen Apotheken als wesentlicher Absatzkanal für Arzneimittel im Sinne einer Richtungsweisung an die Kantone hervorgehoben. Doch liessen sich den Materialien nicht genügend Anhaltspunkte dafür entnehmen, dass mit dem zweiten Satz von <ref-law> ein eigentlicher strukturpolitischer Schutz der Apotheken hätte herbeigeführt werden sollen. Die bisherige Rechtsprechung hat es deshalb mehrfach abgelehnt, in dieser Bestimmung eine Schutznorm zugunsten der Apotheker zu sehen, die gemäss Art. 88 OG ihre Legitimation zu begründen vermöchte (<ref-ruling> E. 2.5 S. 202 f.; Urteile 2P.287/2002 vom 22. Dezember 2004, E. 2.3, und 2P.195/1998 vom 15. Juni 1999, ZBl 101/2000 533 E. 3d/bb S. 537 f.).
3.3 Nach dieser Rechtsprechung zieht <ref-law> den Kantonen bei der Regelung der ärztlichen Selbstdispensation keine verbindlichen Schranken, sondern hält sie lediglich im Sinne einer Richtungsweisung an, die Funktion der Apotheken bei der Medikamentenversorgung mitzuberücksichtigen. Dem zürcherischen Gesetzgeber ist es demnach nicht verwehrt, die ärztliche Selbstdispensation generell zuzulassen, soweit er dabei die Rolle der Apotheken bei der Medikamentenversorgung in seine Erwägungen einbezieht.
Die Beschwerdeführer stellen indessen diese Rechtsprechung in Frage. Sie behaupten, <ref-law> verbiete grundsätzlich die ärztliche Selbstdispensation und lasse sie nur ausnahmsweise zu.
3.4 Für eine Praxisänderung bedarf es ernsthafter sachlicher Gründe. Sie müssen - im Interesse der Rechtssicherheit - umso gewichtiger sein, je länger die bisherige Praxis gedauert hat (<ref-ruling> E. 3 S. 8).
Die Regelung der ärztlichen Selbstdispensation war in der Schweiz vor Erlass von <ref-law> allein Sache der Kantone (vgl. Botschaft über die Revision der Krankenversicherung vom 8. November 1991, BBl 1992 165). Die genannte Norm schränkt die kantonale Regelungskompetenz betreffend die Abgabe von Medikamenten im Rahmen der obligatorischen Krankenversicherung nach der bisherigen bundesgerichtlichen Rechtsprechung wie erwähnt nicht ein, sondern hält sie nur in programmatischer Weise zur Berücksichtigung der Zugangsmöglichkeiten zu einer Apotheke an. Die kantonalen Behörden haben sich an dieser Rechtslage orientiert. So erlauben dreizehn Kantone (BL, SO, AI, AR, GL, LU, OW, NW, SG, SZ, TG, UR, ZG) die ärztliche Abgabe von Medikamenten an die Patienten ohne jegliche Einschränkungen und vier (BE, GR, SH, ZH) unter gewissen Bedingungen; auch die eidgenössischen Organe gehen davon aus, dass die Regelung der Selbstdispensation bis heute vollumfänglich in der Kompetenz der Kantone verblieben sei (vgl. den erläuternden Bericht des Eidgenössischen Departements des Innern zur Vernehmlassungsvorlage der Revision des Heilmittelgesetzes, Oktober 2009, S. 30). Angesichts der langen Tradition der kantonalen Regelungshoheit im Bereich der ärztlichen Selbstdispensation und der grossen praktischen Auswirkungen jeder Änderung bedürfte es sehr gewichtiger Gründe, damit sich nun eine Änderung der bisherigen Auslegung von <ref-law> rechtfertigen würde.
3.5 Die Beschwerdeführer berufen sich für ihre Auffassung vor allem auf den Wortlaut von <ref-law>. Danach haben die Kantone die Zugangsmöglichkeiten zu einer Apotheke zu berücksichtigen. Die gewählte Ausdrucksweise ist damit sehr unbestimmt. Es erscheint aufgrund des Wortlauts unklar, ob und in welcher Weise in die kantonale Regelungshoheit eingegriffen werden sollte. Jedenfalls kann allein aufgrund des Wortlauts nicht auf ein Verbot oder eine Einschränkung der ärztlichen Selbstdispensation geschlossen werden. Das gilt umso mehr, als es sich dabei um eine politisch sehr umstrittene Frage handelt, deren Regelung einer klaren gesetzgeberischen Willensäusserung bedürfte.
Das Bundesgericht hat in seiner bisherigen Rechtsprechung deshalb massgebliches Gewicht auf den gesetzgeberischen Willen gelegt, welcher der auszulegenden Norm zugrunde liegt. Die lange Entstehungsgeschichte von <ref-law> ist dafür aufschlussreich (vgl. zur Entstehungsgeschichte von <ref-law> auch <ref-ruling> E. 2.5 S. 202 f.; Urteil des Bundesgerichts 2P.287/2002 vom 22. Dezember 2002, E. 2.3). Der ursprüngliche Antrag des Bundesrats, die Voraussetzungen der ärztlichen Selbstdispensation auf Bundesebene in einer Verordnung zu regeln (vgl. Art. 31 Abs. 3 des Entwurfs und dazu die Botschaft über die Revision der Krankenversicherung vom 6. November 1991, BBl 1992 I 165), stiess im Ständerat auf starken Widerstand. Nationalrätin Suzette Sandoz unterbreitete darauf einen Kompromissvorschlag, der im Wesentlichen dem heutigen Wortlaut von <ref-law> entspricht. Sie führte dazu aus:
"Imposons à tous les cantons de tenir compte de la proximité d'une pharmacie, c'est-à-dire de ne pas autoriser des médecins à dispenser s'il y a des pharmacies dans un certain rayon, de les autoriser lorsqu'il n'y a pas ces possibilités d'accès à une pharmacie, et de retirer enfin cette autorisation lorsqu'une pharmacie se crée, mais ne conférons pas un blanc-seing au Conseil fédéral dont on ne sait même pas dans le message de quelle manière il entend, lui, régler le problème... (AB 1993 N 1849)."
Dieser Kompromissvorschlag wurde in der Folge von beiden Räten abgelehnt. Im Differenzbereinigungsverfahren fügte der Ständerat eine ähnliche Formulierung wieder in das Gesetz ein. Doch der Nationalrat lehnte auch sie ab, obwohl sich Bundesrätin Ruth Dreifuss für ihre Annahme ausgesprochen hatte. Sie bemerkte zur Tragweite der neu aufgenommenen fraglichen Bestimmung:
"Elle laisse la compétence aux cantons, tout en indiquant le critère principal qui devra être utilisé... C'est un critère qui doit guider les révisions futures des lois cantonales, c'est une indication de bon sens, et non pas quelque chose que le Conseil fédéral a l'intention d'imposer aux cantons par un acte d'autorité (AB 1994 N 360)."
In der Einigungskonferenz obsiegte jedoch die erwähnte Fassung des Ständerats; beide Räte stimmten ihr schliesslich zu. Wie das Bundesgericht bereits dargelegt hat, gibt die zitierte Äusserung von Bundesrätin Dreifuss deshalb das Verständnis der am Schluss angenommenen Fassung wieder (Urteil 2P.195/1998 vom 15. Juni 1999, in: ZBl 101/2000 533 E. 3d/bb S. 537 f.).
Der dargestellte Werdegang von <ref-law> zeigt, dass sich der bundesrätliche Vorschlag zu einer bundesrechtlichen Regelung der ärztlichen Selbstdispensation nicht durchzusetzen vermochte. Auch wenn schliesslich eine Formulierung ins Gesetz aufgenommen wurde, die im Wesentlichen dem Vorschlag von Nationalrätin Sandoz entsprach, kann dem Gesetzeswortlaut nicht der Sinn beigemessen werden, den sie ihrem Vorstoss gegeben hatte. Denn ihr Vorschlag stiess wie erwähnt in beiden Räten auf Ablehnung. Der vom Ständerat später wieder aufgenommenen, praktisch gleichlautenden Formulierung wurde offenkundig ein weniger weitreichender Sinn gegeben. Das zeigt die zitierte Äusserung von Bundesrätin Dreifuss. Sie sprach lediglich noch von einer "indication" und mass der Bestimmung keinen die Kantone verpflichtenden Charakter ("acte d'autorité") mehr bei, wie dies noch Nationalrätin Sandoz beabsichtigt hatte. Das bedeutet, dass es sich bei <ref-law> nach dem Willen des Gesetzgebers um eine blosse Zielnorm mit lediglich programmatischem Charakter handelt, die den Kantonen bei der Regelung der ärztlichen Selbstdispensation die Richtung weist, aber keine verbindlichen Schranken zieht.
3.6 Triftige Gründe, wieso die dargestellte Auslegung nicht mehr zutreffend sein sollte, werden von den Beschwerdeführern nicht dargetan und sind nicht ersichtlich. Auch die Doktrin stellt die bisherige bundesgerichtliche Rechtsprechung nicht in Frage. Sie äussert sich nur zurückhaltend zur Tragweite von <ref-law> und verweist darauf, dass der kantonale Gesetzgeber bei der Regelung der ärztlichen Selbstdispensation den Zugang der Patienten und Patientinnen zu einer Apotheke im Auge zu behalten bzw. massgebend zu berücksichtigen habe (ULRICH KIESER, Zugangsmöglichkeiten zur Apotheke - Was sagt das Krankenversicherungsgesetz?, Hill 2004 Fachartikel, Ziff. 3; ähnlich URSULA EGGENBERGER STÖCKLI, Arzt und Heilmittel, in: Arztrecht in der Praxis, Hrsg. Moritz W. Kuhn/Tomas Poledna, 2. Aufl. 2007, S. 461). Sie erklärt indessen nicht, dass der Norm mehr als eine bloss programmatische Bedeutung zukäme und sie die Kantone in ihrer Regelungsbefugnis der ärztlichen Selbstdispensation direkt einschränken würde. Vereinzelt scheint <ref-law> zwar auch eine weiterreichende Bedeutung zugemessen zu werden (GEBHARD EUGSTER, Die obligatorische Krankenpflegeversicherung, in: Schweizerisches Bundesverwaltungsrecht, Band XIV: Soziale Sicherheit, hrsg. von Ulrich Meyer, 2. Aufl. 2007, S. 636 N. 724), doch ohne diese von der bisherigen Rechtsprechung abweichende Sicht näher zu begründen.
3.7 Es kommt hinzu, dass die Frage, ob und in welchem Umfang die ärztliche Selbstdispensation zugelassen werden soll, seit langem politisch äusserst umstritten ist. In dieser Situation bedürfte eine Einschränkung der kantonalen Regelungskompetenz einer klaren Äusserung des Bundesgesetzgebers, die <ref-law> nicht entnommen werden kann. Das Bundesgericht hat denn auch bereits darauf hingewiesen, dass der eidgenössische Gesetzgeber beim Erlass des Heilmittelgesetzes Anlass gehabt hätte, konkrete Vorgaben für die kantonale Regelung der Selbstdispensation aufzustellen, da dieser Erlass - und nicht das Krankenversicherungsgesetz - der richtige Ort dafür wäre. Davon habe er aber keinen Gebrauch gemacht, sondern die Regelung der Frage ohne Einschränkung den Kantonen überlassen, was gegen eine Änderung der bisherigen Rechtslage spreche (<ref-ruling> E. 2.5 S. 203). Dieser Erwägung kommt noch mehr Gewicht zu, seit auf Bundesebene nun tatsächlich eine Regelung der ärztlichen Selbstdispensation im Heilmittelgesetz angestrebt wird und in diesem Zusammenhang auch das zuständige Departement davon ausgeht, dass die Regelung der Selbstdispensation heute vollumfänglich in der Kompetenz der Kantone liegt (vgl. den zit. Bericht zur Vernehmlassungsvorlage zur Revision des Heilmittelgesetzes, S. 30).
Aus diesen Erwägungen rechtfertigt es sich nicht, von der bisherigen Rechtsprechung abzurücken und <ref-law> eine weiterreichende Tragweite beizumessen. Die Kantone sind demnach weiterhin grundsätzlich frei, auf ihrem Gebiet die Selbstdispensation teilweise oder vollumfänglich zuzulassen. Insbesondere verpflichtet <ref-law> die Kantone mit ärztlicher Selbstdispensation nicht, diese einzuschränken oder gar abzuschaffen; und umgekehrt zwingt er die Kantone, welche die ärztliche Abgabe von Medikamenten verbieten, nicht, diese inskünftig zu gestatten. Der erwähnten Norm kommt lediglich eine programmatische Bedeutung zu, indem sie den Kantonen die Zielrichtung vorgibt, an der sie sich bei der Regelung der Medikamentenversorgung zu orientieren haben.
Demnach untersagt <ref-law> die in § 17 GesG/ZH vorgesehene generelle Zulassung der ärztlichen Selbstdispensation nicht. Zu prüfen bleibt einzig, ob der kantonale Gesetzgeber bei Erlass der neuen Vorschrift die in <ref-law> erwähnte - versorgungs- und sozialpolitische - Zielrichtung ausreichend berücksichtigt hat, d.h. in seine Erwägungen mit einbezogen hat, dass die genügende Medikamentenversorgung im Rahmen der Zugangsmöglichkeiten der Patienten und Patientinnen auch durch die Apotheken erfolgt.
3.8 Die Zulassung der ärztlichen Medikamentenabgabe beschränkt sich nach § 17 GesG/ZH auf die Patienten, die beim betreffenden Arzt in Behandlung stehen. Der sogenannte Handverkauf (an jedermann) ist also nicht eingeschlossen. Da die angefochtene Neuregelung den Ärzten somit den Detailverkauf von Arzneimitteln nicht ermöglicht, erstreckt sie das ärztliche Tätigkeitsfeld keineswegs vollumfänglich auf jenes der Apotheker; sie trägt damit deren Funktion bei der Medikamentenversorgung durchaus - in zwar minimaler, aber zulässiger und geeigneter Form - Rechnung. Die bisherige Rechtsprechung sah im Übrigen in der Selbstdispensation durch die Ärzte gegenüber den Patienten überhaupt keine direkte Konkurrenz der öffentlichen Apotheken und sprach unter anderem deshalb den Apothekern die Legitimation zur Anfechtung entsprechender Regelungen ab (<ref-ruling> E. 2.6 S. 204 f.).
Der kantonale Gesetzgeber liess sich ausserdem von der Erwägung leiten, dass ein auf die Städte Zürich und Winterthur beschränktes Verbot der ärztlichen Selbstdispensation den heutigen Verhältnissen nicht mehr gerecht wird, zumal sich die Versorgungslage in manchen Agglomerationsgemeinden, in denen die ärztliche Medikamentenabgabe schon bisher erlaubt war, kaum noch von jener in den beiden genannten Städten unterscheidet (vgl. dazu auch <ref-ruling> E. 3.2 S. 215). Weiter berücksichtigte er, dass in den Agglomerations- und Landgemeinden trotz erlaubter Selbstdispensation in der Vergangenheit keine Verschlechterung der Arzneimittelversorgung eingetreten ist. Die Beschwerdeführer weisen sogar selber darauf hin, dass die Zahl der Apotheken gerade in den Gemeinden mit Selbstdispensation in der jüngsten Zeit zugenommen hat. Auch im gesamtschweizerischen Vergleich erscheint das Netz öffentlicher Apotheken ausserhalb der Städte Zürich und Winterthur keineswegs als unzureichend (vgl. Bundesamt für Statistik, Dienstleistungen für die Bevölkerung: Apotheken, 2001). Es darf zudem davon ausgegangen werden, dass das Zürcher Stimmvolk im Falle einer Unterversorgung einer Ausdehnung der Selbstdispensation auf die grossen Städte kaum zugestimmt hätte.
Unter diesen Umständen kann nicht gesagt werden, § 17 GesG/ZH sei erlassen worden, ohne die Medikamentenversorgung durch die Apotheken in der von <ref-law> gebotenen Weise zu berücksichtigen.
4. 4.1 Die Beschwerdeführer erblicken in der angefochtenen Neuregelung der Selbstdispensation auch einen Verstoss gegen Bestimmungen des eidgenössischen Heilmittelgesetzes. Sie räumen indessen selber ein, dass Art. 24 Abs. 1 lit. b und Art. 30 Abs. 2 HMG keine Vorschriften über die Selbstdispensation aufstellen, sondern auf die entsprechenden Regelungen der Kantone verweisen (vgl. auch Urteil des Bundesgerichts 2P.287/2002 vom 22. Dezember 2003, E. 2.3; HEIDI BÜRGI, Basler Kommentar zum Heilmittelgesetz, hrsg. von Thomas Eichenberger et al., 2006, Art. 24 N. 15 und Art. 30 N. 7). Im Übrigen lässt sich aus <ref-law>, der bei der Verschreibung und Abgabe von Arzneimitteln die Beachtung der anerkannten Regeln der medizinischen und pharmazeutischen Wissenschaften verlangt, nicht auf ein grundsätzliches Verbot der ärztlichen Selbstdispensation schliessen, wie dies die Beschwerdeführer behaupten. Die Ärzte sind aufgrund ihrer Ausbildung durchaus in der Lage, Medikamente nach den erwähnten Regeln abzugeben (vgl. <ref-law>). Ausserdem bedürfte ein grundsätzliches Verbot der ärztlichen Selbstdispensation angesichts der divergierenden Standpunkte in dieser Frage einer eindeutigen gesetzlichen Grundlage.
4.2 Aus den gleichen Gründen kann den Beschwerdeführern auch nicht gefolgt werden, wenn sie aus den Bestimmungen über die Ausbildung im Medizinalberufegesetz (Art. 8 und 9 in Verbindung mit Art. 40 lit. a) eine grundsätzliche Unzulässigkeit der ärztlichen Selbstdispensation ableiten wollen. Die angerufenen Normen lassen aufgrund ihrer Unbestimmtheit einen solchen Schluss nicht zu. Die Beschwerdeführer anerkennen selber, dass Ärzte in der Lage sind, in Notfällen Medikamente abzugeben und solche Patienten direkt zu verabreichen. Es ist nicht einzusehen, wieso sie in den übrigen Fällen zur Abgabe nicht befähigt sein sollten. Ausserdem übersehen die Beschwerdeführer, dass § 17 GesG/ZH gerade keine Gleichstellung von Ärzten und Apothekern herbeiführt, da der Handverkauf, wie erwähnt, weiterhin den Letzteren vorbehalten bleibt.
4.3 Die Rüge, § 17 GesG/ZH verstosse gegen Bestimmungen des Heilmittel- und Medizinberufegesetzes, erweist sich deshalb ebenfalls als unbegründet.
5. 5.1 In verfassungsrechtlicher Hinsicht machen die Beschwerdeführer in erster Linie geltend, die angefochtene Regelung sei mit den Grundsätzen der Wirtschaftsfreiheit (Art. 27 und 94 BV) und der Rechtsgleichheit (<ref-law>) nicht vereinbar.
5.2 Das Bundesgericht hat in der Vergangenheit verschiedentlich kantonale Regelungen der ärztlichen Selbstdispensation auf ihre Verfassungsmässigkeit überprüft. Verbote und Einschränkungen der Medikamentenabgabe erachtete es stets als zulässigen Eingriff in die Wirtschaftsfreiheit der Ärzte. Eine solche Massnahme habe zwar durchaus - an sich verpönte - strukturpolitische Nebenwirkungen zugunsten der Apotheker, doch diene sie in erster Linie der optimalen Versorgung der Bevölkerung mit Medikamenten und sei auch nicht unverhältnismässig (Urteil 2P.52/2001 vom 24. Oktober 2001, ZBl 103/2002 322 E. 6b und 7 S. 326 und 329 f.; <ref-ruling> E. 4 S. 439; <ref-ruling> E. 3 und 4 S. 181 ff.; <ref-ruling> E. 4 S. 188 ff.). Umgekehrt ist das Bundesgericht auf Beschwerden von Apothekern, die sich gegen die Zulassung der ärztlichen Selbstdispensation richteten, jeweils mangels eines rechtlich geschützten Interesses nicht eingetreten. Es erkannte, dass mit einer solchen Regelung die Wirtschaftsfreiheit der Apotheker nicht eingeschränkt werde und den Ärzten nichts erlaubt werde, was ihnen verwehrt sei. Soweit den Ärzten nicht auch der Handverkauf von Arzneimitteln gestattet werde, bestehe kein direktes Konkurrenzverhältnis. Verfassungsrechtlich dränge sich eine Differenzierung in dem Sinne, dass den Ärzten die Selbstdispensation - abgesehen von der Abgabe in Notfällen und der Anwendung am Patienten während der Behandlung - untersagt bleibe, nicht auf. Eine derartige Pflicht könne sich einzig aus dem Gesetzesrecht ergeben (<ref-ruling> E. 2.6 S. 204; <ref-ruling> E. 2b S. 436 f.; Urteil 2P.287/2002 vom 22. Dezember 2003, E. 2.3). Nach dieser Rechtsprechung erlaubt das Verfassungsrecht den Kantonen, die ärztliche Medikamentenabgabe einzuschränken; es verpflichtet sie aber nicht zu einer solchen Massnahme. Dementsprechend kommen in den Schweizer Kantonen denn auch die bereits erwähnten unterschiedlichen Regelungen der Selbstdispensation vor.
5.3 Die Beschwerdeführer wenden sich gegen diese Rechtsprechung. Sie behaupten, die Zulassung der Selbstdispensation durch die Ärzte bewirke eine Marktverzerrung, die gegen den Grundsatz der Wirtschaftsfreiheit gemäss <ref-law> verstosse.
Die fragliche Massnahme erweitert die wirtschaftlichen Betätigungsmöglichkeiten der Ärzte, schränkt aber jene der Apotheker nicht ein. Letztere verlieren dadurch wohl den Schutz vor Konkurrenz, den ihnen Beschränkungen der Selbstdispensation vermitteln. Doch handelt es sich dabei lediglich um eine Reflexwirkung; denn kantonale Einschränkungen der Selbstdispensation dürfen im Lichte der Wirtschaftsfreiheit gerade nicht aus strukturpolitischen Gründen, sondern allein im Interesse einer optimalen Medikamentenversorgung erfolgen (vgl. <ref-law>). Umso weniger können die Apotheker aus der Wirtschaftsfreiheit einen Anspruch auf Beibehaltung dieses reflexweisen Konkurrenzschutzes ableiten.
5.4 Soweit die Beschwerdeführer ausserdem die vollkommene Gleichstellung von Ärzten und Apothekern beim Medikamentenverkauf als Verstoss gegen die Rechtsgleichheit rügen, übersehen sie, dass § 17 GesG/ZH gar keine solche Wirkung hat, weil der Handverkauf den Ärzten weiterhin verwehrt bleibt. Im Übrigen untersagt es der Gleichbehandlungsgrundsatz den Kantonen nicht, bei den Tätigkeitsfeldern wissenschaftlicher Berufe gewisse Überschneidungen zuzulassen. Ob es wünschbar ist, die Verschreibung und Abgabe von Arzneimitteln im Sinne einer "Gewaltenteilung" im medizinischen Bereich unterschiedlichen Berufsangehörigen zuzuweisen, ist eine rechtspolitische Frage, die der Gesetzgeber zu entscheiden hat. Verfassungsrechtlich ist eine solche Ordnung nicht geboten. Das Bundesgericht hat denn auch erklärt, die Sicherstellung einer Doppelkontrolle durch Arzt und Apotheker bei der Medikamentenabgabe erscheine für sich allein nicht als ausreichender Grund für eine Einschränkung der Selbstdispensation (<ref-ruling> E. 4b S. 190). Desgleichen muss es dem Gesetzgeber überlassen bleiben, ob die ärztliche Selbstdispensation aus Kostengründen eingeschränkt werden soll.
5.5 Aus diesen Erwägungen vermögen die von den Beschwerdeführern vorgebrachten Argumente die bisherige Rechtsprechung nicht in Frage zu stellen. Die Zulassung der ärztlichen Selbstdispensation gegenüber Patienten verstösst demnach weder gegen die Wirtschaftsfreiheit noch gegen den Grundsatz der Rechtsgleichheit.
6. Am Rande rügen die Beschwerdeführer ebenfalls eine Verletzung der Eigentumsgarantie (<ref-law>) und des verfassungsmässigen Vertrauensschutzes (<ref-law>). Die neue Regelung schränkt sie indessen in ihren Befugnissen als Eigentümer in keiner Weise ein. Die in der Beschwerde herangezogene Rechtsprechung zur materiellen Enteignung ist schon deshalb irrelevant, weil sie allein allfällige Entschädigungspflichten der öffentlichen Hand betrifft, indessen nicht die Zulässigkeit eigentumsbeschränkender Massnahmen. § 17 GesG/ZH greift auch nicht in wohlerworbene Rechte der Beschwerdeführer ein. Er schränkt sie in ihrer gewerblichen Tätigkeit nicht ein, sondern lässt allein neue Konkurrenz in den Städten Zürich und Winterthur zu. Aufgrund der bestehenden Gesetzgebung konnten die Beschwerdeführer indessen nicht mit einem dauernden Weiterbestand des bisherigen faktischen Schutzes vor Konkurrenz rechnen. Es kommt hinzu, dass die angefochtene Neuregelung die Beschwerdeführer keineswegs überraschend trifft. Im Kanton Zürich wird über die Neuregelung der Selbstdispensation seit einem Verwaltungsgerichtsentscheid aus dem Jahre 1998, der die alte Fassung von § 17 GesG/ZH für verfassungswidrig erklärte hatte, intensiv diskutiert, und es haben dazu in der Zwischenzeit drei Volksabstimmungen stattgefunden.
Die neue Regelung verstösst weder gegen die Eigentumsgarantie noch gegen den Grundsatz des Vertrauensschutzes.
7. Die Beschwerde erweist sich demnach in allen Punkten als unbegründet. Sie ist daher abzuweisen, soweit darauf einzutreten ist.
Bei diesem Verfahrensausgang sind die bundesgerichtlichen Kosten den Beschwerdeführern zu gleichen Teilen und unter solidarischer Haftung aufzuerlegen (Art. 66 Abs. 1 und 5 BGG).

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1. Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2. Die Gerichtskosten von Fr. 10'000.-- werden den Beschwerdeführern zu gleichen Teilen auferlegt, unter solidarischer Haftung.
3. Dieses Urteil wird den Verfahrensbeteiligten, dem Regierungsrat des Kantons Zürich, der Ärztegesellschaft des Kantons Zürich (AGZ), B._, Zürich, dem Komitee Ja zur Wahlfreiheit beim Medikamentenbezug und dem Eidgenössischen Departement des Innern schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 23. September 2011
Im Namen der II. öffentlich-rechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Zünd
Der Gerichtsschreiber: Küng