该行为是否合法需分情况讨论，关键在于是否符合土地管理法律法规及双方约定是否有效，具体分析如下：

1. 宅基地使用权主体限制
   根据《土地管理法》第六十二条，宅基地使用权主体仅限于本集体经济组织成员（即农村村民），城市居民不得通过买卖、赠与等方式取得宅基地使用权。若双方约定”城里人免费使用20年”，实质是变相转让宅基地使用权，违反法律强制性规定，该约定自始无效。

2. 合作建房的合法性边界
   若双方以”合作建房”名义实施，需满足：

   • 城里人仅提供资金，不参与宅基地使用权分配；
     
   • 房屋所有权仍归村民所有，城里人仅通过租赁或约定收益分配方式取得使用权；
     
   • 租赁期限不得超过20年（《民法典》第七百零五条），超过部分无效。
     此类模式下，城里人可依法取得房屋使用权，但需严格限制权利性质。

3. 行政审批与登记要求
   即使双方约定合法，仍需履行：

   • 向乡镇政府提出建房申请；
     
   • 经县级自然资源部门审批；
     
   • 房屋建成后办理不动产登记。
     未履行审批程序的，可能被认定为违法建筑，面临拆除风险。

4. 实务风险警示
   实践中此类安排常存在以下风险：

   • 合同因违反法律强制性规定被认定无效；
     
   • 村民反悔主张返还宅基地；
     
   • 房屋被认定为违法建筑无法补偿；
     
   • 城里人投入资金无法通过法律途径追偿。

建议：若需实现类似合作，可考虑由村民以宅基地使用权作价出资，城里人以货币出资，共同设立公司或合伙企业，以企业名义申请建设用地使用权。但需注意，农村集体经营性建设用地入市试点地区方可操作，且需履行招拍挂程序。具体方案需结合当地政策设计，建议携带相关材料面谈。