Faits:
A.
Par jugement du 1er novembre 2012, le Tribunal de police du canton de Genève a reconnu X._ coupable d'infraction à l'<ref-law> et d'opposition aux actes de l'autorité (<ref-law>) et a " classé " la procédure ouverte pour l'infraction à l'art. 115 al. 1 let. b LEtr. Il a condamné l'intéressé à une peine pécuniaire de 15 jours-amende à 30 fr. le jour, sous déduction de deux jours de détention subie avant jugement, ainsi qu'à une amende de 500 fr., la peine privative de liberté de substitution étant de cinq jours. Il a renoncé à révoquer la libération conditionnelle octroyée le 22 mai 2012, prolongeant le délai d'épreuve de six mois et adressant à X._ un avertissement formel.
B.
Par arrêt du 27 février 2013, la Chambre pénale d'appel et de révision de la Cour de justice genevoise a admis l'appel formé par le Ministère public genevois et réformé le jugement attaqué en ce sens qu'elle a reconnu X._ également coupable d'infraction à l'art. 115 al. 1 let. b LEtr et l'a condamné à une peine privative de liberté de deux mois, sous déduction de deux jours de détention subie avant jugement. Pour le surplus, elle a confirmé le jugement de première instance.
En substance, elle a retenu les faits suivants:
B.a. Le 7 juillet 2012, X._ a brutalement repoussé un gendarme qui procédait à son interpellation, puis a pris la fuite. Usant de la contrainte, la police a finalement pu l'arrêter. Lors de sa fouille, elle a découvert 8,5 grammes d'héroïne contenus dans deux sachets minigrips et une dose, 210 fr. en petites coupures et 530 euros.
B.b. Libéré conditionnellement d'une condamnation précédente le 22 mai 2012, X._ est resté en Suisse alors qu'il ne bénéficiait d'aucune autorisation et qu'il était démuni de papiers d'identité. Le 25 juin 2012, il a été interpellé et condamné le lendemain à une peine privative de liberté d'un mois pour une infraction à la LEtr par la voie d'une ordonnance pénale. Le 26 juin 2012, le Ministère public a ordonné la mise en liberté de X._, qui a formé opposition à l'ordonnance pénale par courrier de son conseil du 2 juillet 2012.
C.
Contre ce dernier arrêt, X._ dépose un recours en matière pénale devant le Tribunal fédéral. Il conclut, principalement, à la confirmation du classement de la procédure prononcé par le tribunal de première instance. En outre, il sollicite l'assistance judiciaire.

Considérant en droit:
1.
Le recourant reproche à la cour cantonale d'avoir déclaré recevable l'appel formé par le Ministère public en tant qu'il remettait en cause la décision du premier juge de classer la poursuite de l'infraction à l'art. 115 LEtr. Il se fonde sur l'<ref-law> qui prévoit que les parties doivent attaquer les ordonnances de classement par la voie du recours.
1.1. La décision de classement ne constitue pas un jugement au fond, mais une simple décision de nature procédurale ne préjugeant en rien de la culpabilité ou de l'innocence du prévenu, cette dernière devant néanmoins être présumée, puisqu'aucun verdict de culpabilité n'a été prononcé par un quelconque tribunal ( YVAN JEANNERET/ANDRÉ KUHN, Précis de procédure pénale, 2013, p. 390, n° 16032). Rendue habituellement par le Ministère public à la fin de l'instruction (<ref-law>; <ref-law>), l'ordonnance de classement peut également être prononcée par le tribunal. Ainsi, dès réception du dossier, la direction de la procédure (à savoir le président du tribunal de première instance [art. 61 let. c et d CPP]) procède à un examen sommaire (<ref-law>) et soumet, le cas échéant, ses constatations au tribunal qui peut décider de classer la procédure "si les empêchements de procéder sont insurmontables ou si les conditions à l'ouverture font durablement défaut " (message du 21 décembre 2005 relatif à l'unification du droit de la procédure pénale, in FF 2005 p. 1262; <ref-law>). Cette décision peut être rendue en même temps que le jugement sur les autres points de l'accusation pour des raisons d'économie de procédure (<ref-law>). A l'ouverture des débats, les parties peuvent encore soulever des questions préjudicielles, notamment quant aux conditions de l'ouverture de l'action publique.
1.2. En l'espèce, le tribunal de police n'a pas abandonné les poursuites au motif que les empêchements de procéder étaient insurmontables ou que les conditions à l'ouverture de l'action publique faisaient défaut et n'a donc pas prononcé - malgré les termes utilisés - une ordonnance de classement. Il est entré en matière sur le fond et, aux termes des débats, il a rendu un jugement, par lequel il a acquitté le recourant, considérant que celui-ci " devait pouvoir se présenter à l'audience de jugement suite à l'opposition qu'il avait formée contre l'ordonnance pénale du 26 juin 2012 qui pour le surplus concerne partiellement la même période, ce qui est contraire au principe ne bis in idem ". Dans la mesure où il s'agit d'une décision au fond qui acquitte le recourant de l'infraction de l'art. 115 LEtr., et non d'une ordonnance de classement, c'est à juste titre que le Ministère public a usé de la voie de l'appel et non de celle du recours. Le grief doit être rejeté.
2.
Le recourant soutient que, dès le 26 juin 2012, il était en droit de séjourner en Suisse, car il avait fait opposition à une ordonnance pénale datée du 26 juin 2012 et qu'il devait donc se tenir à disposition de la justice. En outre, il devait disposer du temps nécessaire à la préparation de sa défense et le fait d'exiger son départ immédiat de Suisse violait l'art. 6 CEDH.
2.1. L'art. 115 al. 1 let. b LEtr punit quiconque séjourne illégalement en Suisse, notamment après l'expiration de la durée du séjour non soumis à autorisation ou du séjour autorisé. Le séjour en Suisse est légal si l'étranger est autorisé à rester en Suisse à titre individuel ou si une prescription légale autorise sa présence en Suisse. L'étranger qui n'exerce pas d'activité lucrative peut séjourner en Suisse sans autorisation pendant trois mois (art. 10 al. 1 LEtr), alors qu'il doit solliciter une autorisation en cas d'activité lucrative, quelle que soit la durée de son séjour (art. 11 al. 1 LEtr.). La durée du séjour soumis à autorisation résulte de l'autorisation. Son écoulement conduit à l'illicéité du séjour, à moins que l'étranger en demande la prolongation. Si l'autorisation expire pendant que l'étranger est en détention préventive ou placé dans un établissement pénitentiaire ou d'exécution de mesures, le séjour ne devient pas illicite; l'autorisation qu'il a possédée jusqu'alors demeure valable jusqu'à sa libération (art. 70 al. 1 de l'ordonnance du 24 octobre 2007 relative à l'admission, au séjour et à l'exercice d'une activité lucrative, RS 142.201; OASA).
La punissabilité du séjour irrégulier selon l'art. 115 al. 1 let. b LEtr suppose que l'étranger ne se trouve pas dans impossibilité - par exemple en raison d'un refus du pays d'origine d'admettre le retour de leurs ressortissants ou de délivrer des papiers d'identité - de quitter la Suisse et de rentrer légalement dans son pays d'origine. En effet, le principe de la faute suppose la liberté de pouvoir agir autrement (arrêts 6B_783/2011 du 2 mars 2012 consid. 1.3; 6B_482/2010 du 7 octobre 2010 consid. 3.2.2; 6B_85/2007 du 3 juillet 2007 consid. 2.3).
2.2. Le recourant admet avoir séjourné illicitement dans notre pays du 22 mai (date de sa libération conditionnelle) au 25 juin 2012 (date de son interpellation). Il ne ressort pas de l'arrêt attaqué - et le recourant ne soutient pas - qu'il était alors dans l'impossibilité de renter dans son pays (par exemple parce que la Lybie refusait de lui délivrer des papiers). En revanche, le recourant conteste l'illicéité de son séjour pour la période du 26 juin au 8 juillet 2012. Il fait valoir que la nouvelle procédure ouverte contre lui à la suite de son opposition à l'ordonnance pénale du 26 juin 2012 justifiait sa présence en Suisse. Son argumentation ne peut être suivie. En effet, il lui était loisible de préparer sa défense depuis son pays. Il pouvait notamment désigner un domicile de notification en Suisse (<ref-law>) et venir en Suisse pour assister aux débats (art. 10 al. 1 LEtr). Lorsqu'il prétend que les mauvais moyens de communication en Lybie l'empêchaient d'organiser sa défense depuis son pays, il présente un fait nouveau, qui s'écarte de l'état de fait de l'arrêt attaqué, de sorte qu'il n'est pas possible d'en tenir compte (<ref-law>). En conséquence, la cour cantonale n'a pas violé le droit fédéral en condamnant le recourant pour séjour illicite du 22 mai au 8 juillet 2012. Les griefs soulevés doivent être rejetés.
3.
Enfin, le recourant invoque la Directive du Parlement européen et du Conseil du 16 décembre 2008 relative aux normes et procédures communes applicables dans les Etats membres au retour des ressortissants de pays tiers en séjour irrégulier (Directive sur le retour 2008/115/CE), intégrée au droit suisse par l'arrêté fédéral du 18 juin 2010 (RO 2010 5925), et la jurisprudence européenne y relative.
3.1. Par arrêté du 18 juin 2010, la Suisse a repris le contenu de la directive sur le retour en tant que développement de l'acquis de Schengen (RO 2010 5925), et les juridictions suisses doivent faire leur possible pour mettre en oeuvre la jurisprudence européenne relative à cette directive, sans quoi la participation de la Suisse à Schengen pourrait être menacée (arrêts 6B_196/2012 du 24 janvier 2013 consid. 2.1; 6B_173/2013 du 19 août 2013. consid. 1.1 à 1.4). La cour de justice de l'Union européenne a toutefois précisé que les ressortissants de pays tiers ayant, outre le délit de séjour irrégulier, commis un ou plusieurs autres délits, pouvaient le cas échéant, en vertu de l'art. 2, paragraphe 2, sous b, de la directive sur le retour, être soustraits au champ d'application de la directive (arrêt du 6 décembre 2011 C-329/11 Achughbabian, ch. 41).
3.2. Suivant la jurisprudence européenne, il y a lieu d'admettre que la directive sur le retour n'est pas applicable aux ressortissants des pays tiers qui ont commis, outre le séjour irrégulier, un ou plusieurs autres délits (art. 2 al. 2 let. b de la directive sur le retour) en dehors du droit pénal sur les étrangers ( ANDREAS ZÜND, in Migrationsrecht, 3e éd. 2012, n° 12 ad art. 115 LEtr; THOMAS HUGI YAR, Das Urteil El Dridi, die EU-Rückkührungsrichtlinie und der Schengen-Besitzstand, jusletter du 11 juillet 2011, note 11). Dans le cas d'espèce, le recourant a été également condamné pour infraction à l'<ref-law> et pour opposition aux actes de l'autorité (<ref-law>). Il s'ensuit qu'il est soustrait à l'application de la directive sur le retour et que sa condamnation à une peine privative de liberté n'est pas contraire à celle-ci. Le grief soulevé doit être rejeté.
4.
Se fondant sur l'évolution du droit européen en matière du droit des étrangers, le recourant invoque l'<ref-law> (exemption de peine). Il fait valoir que l'infraction reprochée est plus que minime quant à son résultat et que, s'agissant de sa culpabilité, il n'avait pas eu la possibilité de quitter le territoire suisse puisque les autorités pénales lui avaient saisi tout l'argent dont il disposait (en violation de l'<ref-law>).
4.1. L'<ref-law> prévoit que l'autorité compétente renonce à poursuivre l'auteur, à le renvoyer devant le juge ou à lui infliger une peine si sa culpabilité et les conséquences de son acte sont peu importantes. L'importance de la culpabilité et celle du résultat dans le cas particulier doivent être évaluées par comparaison avec celle de la culpabilité et celle du résultat dans les cas typiques de faits punissables revêtant la même qualification (<ref-ruling> consid. 5.3.3 p. 135 s.). La culpabilité de l'auteur se détermine selon les règles générales de l'<ref-law> (<ref-ruling> consid. 5.2.1 p. 133 s.), mais aussi selon d'autres critères, comme le principe de célérité ou d'autres motifs d'atténuation de la peine indépendants de la faute (tels que l'écoulement du temps depuis la commission de l'infraction; <ref-ruling> consid. 5.4 p. 137).
4.2. En l'espèce, les conditions de l'<ref-law> ne sont pas réunies. En effet, la culpabilité du recourant n'est pas minime. Celui-ci a été condamné à trois reprises en 2011 et 2012 pour séjours illégaux, dommages à la propriété, vol et violence ou menace contre les autorités et les fonctionnaires. Malgré ces condamnations, il a persisté à séjourner en Suisse. Ce comportement montre qu'il n'est pas sensible aux décisions de justice et qu'il n'a pas pris conscience du caractère répréhensible de ces actes. Lorsqu'il soutient qu'il n'a pas eu la possibilité de quitter le territoire suisse puisque les autorités pénales lui avaient saisi tout l'argent dont il disposait (en violation de l'<ref-law>), il invoque un fait nouveau, qui s'écarte de l'état de fait cantonal et qui ne saurait donc être pris en compte (<ref-law>).
5.
Le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable.
Comme ses conclusions étaient vouées à l'échec, l'assistance judiciaire ne peut être accordée (<ref-law>). Le recourant devra donc supporter les frais qui seront réduits pour tenir compte de sa situation financière (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1.
Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2.
La requête d'assistance judiciaire est rejetée.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 800 fr., sont mis à la charge du recourant.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et à la Cour de justice du canton de Genève, Chambre pénale d'appel et de révision.
Lausanne, le 29 août 2013
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Mathys
La Greffière: Kistler Vianin