Faits:
A. A.a B._ est entrée illégalement en Suisse en juin 2003. Elle est suivie régulièrement, depuis 2005, par le Service des maladies infectieuses du Centre hospitalier X._, en raison d'une infection au virus HIV.
Le 21 octobre 2005, B._ a déposé une demande d'autorisation de séjour auprès du Service de la population du canton de Vaud (ci-après : SPOP). Le 22 février suivant, ce service l'a informée du fait qu'après examen de son dossier, et compte tenu de sa situation médicale, il était disposé à lui délivrer une autorisation de séjour fondée sur l'art. 13 let. f de l'Ordonnance limitant le nombre des étrangers, du 6 octobre 1986 (OLE; aujourd'hui abrogée; RO 1986 1791, 2007 5528). L'approbation de l'Office fédéral des migrations (ci-après : ODM) demeurait toutefois réservée.
Le 15 mai 2006, l'ODM a refusé de mettre B._ au bénéfice de l'art. 13 let. f OLE. L'intéressée a recouru devant le Tribunal administratif fédéral.
A.b B._ perçoit des prestations d'aide sociale depuis le 1er mai 2005; un revenu d'insertion lui est alloué depuis le 1er janvier 2006. Le 11 décembre 2008, le Centre social régional de Lausanne (ci-après : CSR) a mis fin à cette prestation, avec effet dès le 1er avril 2009, en l'informant que dès cette date, seule une aide d'urgence lui serait allouée. Par décision du 1er avril 2009, le Service de prévoyance et d'aide sociales (ci-après : SPAS) a rejeté le recours de l'intéressée contre cette décision.
B. B._ a déféré la cause au Tribunal cantonal vaudois, qui a rejeté le recours par jugement du 25 août 2009.
C. B._ interjette un recours en matière de droit public contre ce jugement, en concluant formellement à la constatation de la violation de diverses dispositions de la Constitution du canton de Vaud (Cst.-VD) et de la Convention européenne des droits de l'homme (CEDH). Elle a demandé que l'effet suspensif soit attribué au recours.
Le CSR et le SPAS ont conclu au rejet du recours et s'en sont remis à justice en ce qui concerne l'octroi de l'effet suspensif au recours. Le SPOP a renoncé à se déterminer.
D. Par ordonnance du 30 octobre 2009, le juge délégué à l'instruction de la cause a attribué l'effet suspensif au recours.

Considérant en droit:
1. 1.1 La voie du recours en matière de droit public est ouverte en l'espèce. Le recours est en effet dirigé contre un jugement final (<ref-law>) rendu dans une cause de droit public (<ref-law>) par une autorité cantonale de dernière instance (art. 86 al. 1 let. d LTF), sans que l'on se trouve dans l'un des cas d'exception mentionnés par l'<ref-law>.
1.2 L'<ref-law> déclare irrecevable toute conclusion nouvelle, c'est-à-dire toute conclusion qui n'aurait pas été soumise à l'autorité précédente et qui tend, par conséquent, à élargir l'objet du litige (Message du 28 février 2001 concernant la révision totale de l'organisation judiciaire fédérale, FF 2001 4137 ch. 4.1.4.3; BERNARD CORBOZ, in Commentaire de la LTF, 2009, no 30 ad art. 99). En outre, des conclusions uniquement constatatoires sont en principe irrecevables, faute d'intérêt digne de protection au recours, lorsque le recourant peut obtenir en sa faveur un jugement condamnatoire ou formateur; en ce sens, le droit d'obtenir un jugement en constatation de droit est subsidiaire (cf. <ref-ruling> consid. 4 p. 122; <ref-ruling> consid. 2.1 p. 19; <ref-ruling> consid. 2.1 p. 290; <ref-ruling> consid. 1b p. 24).
1.3 La recourante a conclu formellement à la constatation de la violation de diverses dispositions de la Convention européenne des droits de l'homme et de la Constitution du canton de Vaud. Indépendamment de leur caractère uniquement constatatoire, ces conclusions semblent nouvelles, au sens de l'<ref-law>, par rapport à celles prises en instance cantonale. Il ressort néanmoins de l'ensemble du mémoire de recours (cf. <ref-ruling> consid. 4 cité; <ref-ruling> consid. 2 p. 135; FLORENCE AUBRY GIRARDIN, in Commentaire de la LTF, 2009, no 18 ad art. 42; LAURENT MERZ, in Commentaire bâlois, Bundesgerichtsgesetz, 2008, no 18 ad art. 42), que la recourante souhaite en réalité obtenir le maintien de son droit à l'aide sociale, sans réduction à l'aide d'urgence. Il convient d'interpréter ses conclusions dans ce sens et d'entrer en matière sur le recours.
2.1 La loi sur l'action sociale vaudoise, du 2 décembre 2003 (LASV; RSV 850.051) s'applique aux personnes domiciliées ou en séjour dans le canton (art. 4 al. 1 LASV). Elle ne s'applique pas aux personnes visées par la loi sur l'aide aux requérants d'asile et à certaines catégories d'étrangers, du 7 mars 2006 (LARA; RSV 142.21), à l'exception des dispositions relatives à l'aide d'urgence (art. 4 al. 2 LASV). Sont notamment concernées par cette exclusion les personnes séjournant illégalement sur territoire vaudois (art. 2 al. 1 ch. 4 LARA).
2.2 Aux termes de l'art. 4a LASV, l'aide d'urgence est dans la mesure du possible allouée sous forme de prestations en nature. Elle comprend en principe le logement, en règle générale, dans un lieu d'hébergement collectif (a), la remise de denrées alimentaires et d'articles d'hygiène (b), les soins médicaux d'urgence dispensés en principe par la Clinique Y._, en collaboration avec les Hospices cantonaux/Z._ (c), ainsi que l'octroi, en cas de besoin établi, d'autres prestations de première nécessité (d).
3. 3.1 Les premiers juges ont constaté que le Service de la population du canton de Vaud « tolérait » le séjour de la recourante dans le canton de Vaud jusqu'à l'issue de la procédure de recours ouverte devant le Tribunal administratif fédéral. Cette tolérance n'équivalait toutefois pas à une autorisation de séjour pour la durée de la procédure, de sorte que la recourante ne pouvait prétendre qu'une aide sociale limitée à l'aide d'urgence, conformément aux art. 4 et 4a LASV, ainsi qu'à l'art. 2 al. 1 ch. 4 LARA.
3.2 La recourante soulève les griefs de violation des art. 11, 12, 15, 33 et 38 Cst-VD, ainsi que des art. 3 et 8 CEDH. Elle soutient que l'interprétation et l'application des normes cantonales en matière d'aide sociale et d'aide d'urgence par les premiers juges, en particulier les art. 4 LASV et 2 LARA, sont incompatibles avec les normes constitutionnelles et internationales invoquées. Il est notamment contradictoire de « tolérer » le séjour de la recourante sur le territoire vaudois, sans rendre de décision de renvoi, tout en qualifiant ce séjour d'illégal et en niant, pour ce motif, le droit à des prestations d'aide sociale plus étendues que l'aide d'urgence. En outre, l'aide d'urgence allouée par les autorités ne comprend qu'un hébergement insuffisant pour garantir le respect des garanties relatives à la liberté personnelle et au droit de toute personne au respect de sa vie privée et familiale, de son domicile et de sa correspondance; une atteinte à ces libertés n'est pas nécessaire en l'espèce, dès lors que les autorités pourraient y mettre fin en statuant dans un délai raisonnable sur la demande d'autorisation de séjour.
4. Aux termes de l'art. 12 de la Constitution fédérale, quiconque est dans une situation de détresse et n'est pas en mesure de subvenir à son entretien a le droit d'être aidé et assisté, et de recevoir les moyens indispensables pour mener une existence conforme à la dignité humaine. La recourante ne soutient pas que l'art. 33 Cst.-VD, à laquelle elle se réfère, aurait une portée plus large, de sorte que la jurisprudence relative à l'art. 12 Cst. est pertinente pour trancher le litige.
Selon cette jurisprudence, le droit fondamental à des conditions minimales d'existence ne garantit pas un revenu minimum, mais uniquement la couverture des besoins élémentaires pour survivre d'une manière conforme aux exigences de la dignité humaine, tels que la nourriture, le logement, l'habillement et les soins médicaux de base. L'art. 12 Cst. se limite, autrement dit, à ce qui est nécessaire pour assurer une survie décente afin de ne pas être abandonné à la rue et réduit à la mendicité (cf. <ref-ruling> consid. 5.3 p. 123; <ref-ruling> consid. 6.1 p. 261; <ref-ruling> consid. 3.1 p. 172; <ref-ruling> consid. 4.1 p. 74; <ref-ruling> consid. 2c p. 373). Sa mise en oeuvre peut être différenciée selon le statut de la personne assistée. Ainsi la jurisprudence a-t-elle admis, pour les personnes qui doivent quitter la Suisse, en particulier les requérants d'asile sous le coup d'une décision de non-entrée en matière, qu'il n'y a pas lieu de poursuivre un intérêt d'intégration ou de garantir des contacts sociaux durables, compte tenu du caractère en principe temporaire de leur présence sur le territoire suisse (ATF <ref-ruling> consid. 8.2 p. 182). Il est vrai que cette jurisprudence a été rendue sur recours de personnes auxquelles une décision de non-entrée en matière sur la demande d'asile ainsi qu'une décision de renvoi exécutoire avaient été notifiées. Elle trouve toutefois également application en l'espèce, pour les motifs suivants.
5. 5.1 Dans un ATF 8C_724/2009 du 11 juin 2010, le Tribunal fédéral a statué sur le recours d'une personne se trouvant dans une situation analogue à celle de la recourante. Il a exposé (consid. 4) que celui qui réside illégalement en Suisse et qui dépose une demande de régularisation fondée sur l'art. 13 let. f OLE (depuis le 1er janvier 2008 : art. 30 al. 1 let. b de la loi fédérale sur les étrangers, du 16 décembre 2005 [LEtr]; RS 142.20) ne dispose pas d'un véritable titre de séjour en Suisse pendant la durée de la procédure, à moins de s'être vu expressément délivrer une autorisation provisoire par l'autorité cantonale compétente (pour la législation en vigueur jusqu'au 31 décembre 2007, cf. art. 12 al. 3 [a contrario] de la loi fédérale sur le séjour et l'établissement des étrangers, du 26 mars 1931 [LSEE; RS 1 113]; art. 1 al. 1 du règlement d'exécution de cette loi fédérale, du 1er mars 1949 [RSEE; RO 1949 232]; pour la législation en vigueur depuis le 1er janvier 2008, cf. art. 17 LEtr). En l'espèce, comme dans le cas tranché par l'ATF 8C_724/2009 cité, l'autorité n'a pas délivré une telle autorisation. Malgré l'absence de décision formelle de renvoi, les autorités cantonales peuvent donc, en principe, réduire les prestations allouées à la recourante et les limiter à une aide présentant un caractère transitoire marqué, comme l'aide d'urgence garantie au terme d'une décision de non-entrée en matière ou de rejet d'une demande d'asile au sens de l'art. 82 al. 1 et 2 LAsi, sans contrevenir à l'art. 12 Cst. ni à l'art. 33 Cst.-VD.
5.2 Dans l'ATF 8C_724/2009 cité (consid. 5), le Tribunal fédéral a également précisé que la contradiction entre la « tolérance » dont bénéficiait la recourante et le refus d'allouer des prestations sociales plus étendues que l'aide d'urgence n'était qu'apparente. En effet, la pratique des autorités vaudoises en la matière est destinée à permettre aux personnes pour lesquelles une régularisation en raison d'une situation personnelle d'extrême gravité est envisageable de s'annoncer aux autorités sans craindre un renvoi immédiat, plutôt que de rester dans la clandestinité. Elle n'est donc pas incompatible avec le refus de prestations plus étendues que l'aide d'urgence pendant la durée de la procédure, fondé sur les art. 2 al. 1 ch. 4 LARA et 4a LASV. Partant, le grief de violation de l'art. 11 Cst.-VD relatif à l'interdiction de l'arbitraire et d'un comportement contraire aux règles de la bonne foi (cf. également art. 5 al. 3 et 9 Cst.) est infondé.
5.3 L'art. 4a al. 3 let. a LASV prévoit « en règle générale », un hébergement collectif pour les personnes au bénéfice de l'aide d'urgence. Comme cela ressort des discussions parlementaires à l'occasion de l'adoption de cette disposition, celle-ci est formulée de manière relativement ouverte; il s'agissait en effet de laisser une marge d'appréciation à l'autorité d'exécution pour statuer dans des cas particuliers, notamment pour les familles ou les personnes atteintes dans leur santé, lorsque la situation de détresse perdure (cf. Bulletin des séances du Grand Conseil du canton de Vaud no 68, séance du 14 février 2006, p. 8184, 8187, 8189; voir également ATF 8C_724/2009 cité, consid. 6). En l'occurrence, l'Etablissement vaudois pour l'accueil des migrants (EVAM) dispose donc encore d'une marge d'appréciation, après la décision de suppression du revenu d'insertion du 11 décembre 2008, pour déterminer le logement qui sera attribué à la recourante au titre de l'aide d'urgence. Les griefs de violation des art. 8 CEDH, 12 et 15 Cst.-VD, en relation avec les conditions de son hébergement, en particulier dans le contexte d'une procédure d'autorisation de séjour durant depuis plusieurs années, sont donc prématurés. Au demeurant, on observera que si la procédure en matière de droit des étrangers est effectivement pendante depuis plusieurs années, la décision administrative à l'origine du présent litige ne prévoyait de limiter les prestations allouées à la recourante qu'à partir du 1er avril 2009. Cette décision n'a pas encore pris effet en raison de l'effet suspensif attribué aux recours successifs de l'intéressée.
5.4 En relation avec le grief de violation des art. 3 CEDH et 12 al. 3 Cst.-VD relatifs à l'interdiction de toute peine ou tout traitement inhumain ou dégradant, la recourante n'expose pas en quoi la limitation à l'aide d'urgence des prestations qui lui sont allouées pendant la procédure d'examen de sa demande de régularisation constituerait un tel traitement. A défaut de motivation suffisante - la seule référence à une situation « schizophrénique » dans laquelle elle serait placée ainsi qu'aux motifs médicaux invoqués à l'appui de sa demande de régularisation ne constitue pas une telle motivation -, il n'y a pas lieu d'entrer en matière sur ce grief. Par ailleurs, le grief de violation de l'art. 38 Cst.-VD, également soulevé par la recourante sans développement particulier, ne revêt aucune portée propre par rapport aux autres dispositions constitutionnelles auxquelles elle se réfère, de sorte qu'il convient de le rejeter, pour autant qu'il soit recevable, pour les motifs déjà exposés en rapport avec ces dispositions.
6. Vu ce qui précède, la recourante voit ses conclusions rejetées et ne peut prétendre de dépens (<ref-law>). Elle a déposé une demande d'assistance judiciaire en vue d'être dispensée d'avancer les frais de justice. Dès lors que le recours n'était pas dénué de chances de succès et que l'indigence de la recourante est établie (<ref-law>), il convient d'accepter cette requête. La recourante est toutefois rendue attentive au fait qu'elle devra rembourser la caisse du Tribunal si elle se trouve ultérieurement en mesure de le faire (<ref-law>).

Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce:
1. Le recours est rejeté.
2. L'assistance judiciaire est accordée à la recourante.
3. Les frais judiciaires, arrêtés à 300 fr., sont mis à la charge de la recourante. Ils sont toutefois supportés provisoirement par la caisse du Tribunal.
4. Le présent arrêt est communiqué aux parties, au Centre social régional de Lausanne, au Service de la population du canton de Vaud et au Tribunal cantonal vaudois.
Lucerne, le 14 juin 2010
Au nom de la Ire Cour de droit social
du Tribunal fédéral suisse
Le Président: Le Greffier:
Ursprung Métral