Citation: 2C_579/2013 E. C

Agissant par la voie du recours en matière de droit public, X.________ demande au Tribunal fédéral d'annuler l'arrêt du Tribunal cantonal du 23 mai 2013 et d'ordonner aux autorités d'immigration vaudoises de lui délivrer une autorisation de séjour et de travail. Il sollicite le bénéfice de l'assistance judiciaire et l'exemption des émoluments de justice. Dès lors, le Tribunal fédéral a renoncé à demander une avance de frais et a informé le recourant qu'il serait statué ultérieurement sur sa demande d'assistance judiciaire. Invités à se prononcer sur le recours, le Tribunal cantonal s'est référé aux considérants de son arrêt et n'a pas déposé de réponse; le Service de la population a renoncé à se déterminer, alors que l'Office fédéral des migrations a proposé le rejet du recours.